EP0676535A1 - Catalytic converter for the catalytic treatment of exhaust gases - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a catalytic converter for the catalytic treatment of exhaust gas.
- the catalytic converter is in particular provided to purify and / or detoxify exhaust gas generated by a gasoline internal combustion engine of a motor vehicle, for example an automobile, or possibly by another internal combustion engine, i.e. rid of pollutants by converting them through a chemical reaction.
- Known catalysts for treating exhaust gas have a housing with an inlet and an outlet.
- the housing contains catalytic agent with a catalytic converter body, often referred to as a substrate, with passages for the exhaust gas or with a plurality of catalytic converter bodies through which flow passes during operation.
- the surfaces delimiting the passages are provided with a coating which has a catalytically active material with at least one noble metal.
- catalysts are disclosed in EP-A 0 514 326, which already largely avoid the disadvantages described above. From this publication, for example, catalysts are known with a housing which has a jacket and contains catalyst means with an annular catalyst body. This consists of a package of ring-shaped sheet metal elements. The successive sheet metal elements have mutually crossing waves. The sheet metal elements are held together by holding means. These have bolts which penetrate holes in the sheet metal elements and are welded at their ends to a flat plate or housing wall. An opening of the housing is connected to an inner cavity enclosed by an inner lateral surface of the catalyst body. Another opening of the housing is connected to an outer cavity which is present between the casing of the housing and an outer casing surface of the catalyst body.
- the catalyst body has passages running from the inner to the outer cavity, which are evenly distributed along the circumference of the outer surface.
- the jackets of the housings and the jacket surfaces of the catalyst bodies of these known catalysts are circular or oval in cross-section and have cross-sectional dimensions that are substantially larger than the axial dimensions of the jackets or catalyst bodies.
- annular sheet metal elements of these known catalysts are usually punched out of square metal sheets or from metal strips during production. This creates a relatively large amount of sheet metal waste, which increases the cost of manufacturing the catalysts.
- the catalyst means or catalyst body of which have sheet metal elements and passages running from an inner to an outer cavity the cross-sectional area of the passages increases from the inside to the outside. This can increase the need for catalytically active precious metal and thereby increase the manufacturing costs.
- the length of the inner cavity of this known catalyst is much larger than its diameter.
- the gas flowing through the inlet into the inner cavity during operation therefore forms a jet which is only deflected when it hits the plate.
- the current density of the exhaust gas flowing through the passages of the catalyst means is therefore substantially lower in the vicinity of the inlet than in the vicinity of the end of the catalyst means facing away from the inlet.
- Such an inhomogeneous flow through the catalyst means results in poor utilization of the catalytically active material, so that the catalyst becomes larger and more expensive than it would be with a homogeneous flow through the catalyst means.
- turbulence occurs in the inner cavity, which increases the pressure drop of the exhaust gas flowing through the catalytic converter.
- the sheet metal elements can possibly be connected to one another or to the ring flange or the plate by spot welding. Since the sheet metal elements only touch at least in part at linear wave apices or point-shaped hump peaks and also have coatings, it would be very difficult and expensive to weld all sheet metal elements together in pairs. In addition, the sheet metal elements can deform relatively strongly despite such point connections and move against each other. Since the sheet metal elements vibrate when using the catalyst, are exposed to other accelerations and temperature changes, there is a great risk that the sheet metal elements and especially their coatings will be damaged.
- a catalyst known from FR-A 2 075 691 has an oval cross-section housing with an inlet and an outlet.
- a V-shaped catalyst body arranged in the housing has two hollow legs which are delimited on the inside by perforated inner walls and on the outside by perforated outer walls and contain a particulate material which serves for the catalytic treatment of the exhaust gas.
- the inlet opens into an internal cavity between the perforated inner walls of the catalyst body.
- An outer cavity present between the perforated outer walls of the catalyst body and inner surface sections of the housing is connected to the outlet.
- the particles of the particulate material are not described in more detail in FR-A 2 075 691, but presumably consist of a ceramic core which is coated with catalytically active material.
- a catalytic converter When a catalytic converter is connected to an internal combustion engine of an automobile, vibrations caused by the engine and accelerations caused by driving when the latter are used act on the catalytic converter.
- the particles of the particulate material are therefore moved, abutting against one another and against the walls of the catalyst body, and also sliding against one another and on the walls.
- the particulate material is therefore destroyed in a short time by abrasion and breakage when using the catalyst.
- the diameter of the mouth opening of the inlet of FR-A 2 075 691 opening into the inner cavity known catalyst is much smaller than the length of the inner cavity and than the width of the section of the inner cavity adjoining the mouth opening of the inlet.
- a large part of the gas flowing at high speed from the inlet into the inner cavity forms a relatively thin jet, which only hits the perforated inner surface of the catalyst body at a large axial distance from the inlet.
- Large vortices arise in the areas of the inner cavity located to the side of the mouth of the inlet.
- the current density of the exhaust gas in the catalyst body is therefore very inhomogeneous. This results in poor utilization of the catalytically active material and a large pressure drop or back pressure.
- the vortices created in the inner cavity increase the pressure drop or back pressure even more.
- the invention has for its object to provide a catalyst which eliminates disadvantages of the known catalysts and in particular the shapes and dimensions of the housing and the catalyst means can be adapted well to the available space, the catalyst even with relatively large, axial Dimensions of the catalyst means and of the inner cavity should enable a uniform distribution of the exhaust gas over all passages of the catalyst means, low pressure losses, good starting properties, a stable connection of the sheet metal elements and cost-effective production.
- a catalyst for the catalytic treatment of exhaust gas with a housing and catalyst means arranged therein, an inner cavity located at least in part between regions of the catalyst means and one between the catalyst means and at least one part of the housing, the outer cavity is present, the catalyst means having sheet metal elements that extend from the inner Limiting the void leading to the outer cavity, and wherein at least one sheet metal element of each pair of adjacent sheet metal elements has ridges and wherein the catalyst is characterized in that the catalyst means have at least two packets of sheet metal elements, that the sheet metal elements belonging to the same package cling to them , define mutually parallel planes of curvature and that the passageways delimited by the various packages run away from it on different sides of the inner cavity.
- the ends of the passages opening into the inner or outer cavity are also referred to below as inner or outer ends of the passages.
- the catalyst means have at least two packages of sheet metal elements. Each of these sheet element packages delimits a group of passes.
- the different packages and the different groups of passages can then be at least at the outer ends of the passages at a distance from one another which is substantially greater than the distance from adjacent sheet metal elements belonging to one and the same package and as the distance from adjacent ones in one and the same sheet element package existing passages.
- a sheet metal element of each pair of immediately adjacent sheet metal elements is provided with elevations.
- the other sheet metal element of each pair of adjacent sheet metal elements can then be flat.
- Each package of sheet metal elements then consists of alternately successive, first and second sheet metal elements, the first sheet metal elements having elevations and the second sheet metal elements being essentially flat.
- the elevations of a sheet metal element consist, for example, of straight, mutually parallel shafts or humps, which preferably protrude on both sides of a central plane and preferably have a rounded, for example circular, outline in a plan view of the sheet metal element.
- all sheet metal elements have elevations, for example waves.
- the waves of the successive sheet metal elements can then intersect, for example.
- Each sheet metal element defines two osculating planes or flat osculating surfaces, each of which nestles against one of the two surfaces of the sheet metal element. If a sheet metal element has elevations, the osculating planes nestle at the highest points of the elevations, that is, for example, at the apex lines of the waves or at the summit points of the humps. If a sheet metal element is flat, the nesting planes defined by it are identical to the two flat surfaces of the sheet metal element.
- the successive sheet metal elements of a package of sheet metal elements can then lie against one another in pairs at the nesting planes.
- the nestling levels then form - with the exception of the nesting levels located at the two ends of a package - contact levels in which the mutually adjacent sheet metal elements touch in places.
- the formation of the catalyst means from at least two packages of sheet metal elements makes it possible to adapt the shapes and dimensions of the catalyst means and of the housing and in particular the cross-sectional shape and the cross-sectional dimensions of the jacket to the space available for the catalyst.
- two and only two packages of sheet metal elements can be provided.
- the two sheet metal element packages can be on opposite sides of a central plane running between them through the inner cavity and contain passages running away from it and away from the inner cavity.
- the housing can then have a relatively flat cross-sectional shape compared to a housing with a circular cross section.
- the housing can then furthermore have a first cross-sectional dimension measured at right angles to the said central plane and a second cross-sectional dimension measured parallel to the central plane, which is smaller than the first cross-sectional dimension.
- the second, smaller cross-sectional dimension can be, for example, at most 70% or at most 60% or even only at most 50% of the first, larger cross-sectional dimension, depending on the available space. This makes it possible, for example, to install the catalytic converter in the line of an exhaust system of an automobile at a point where there is little space available in a direction transverse to the line and to the casing of the catalytic converter, for example in the vertical direction.
- catalyst means with three packs of sheet metal elements and to form the casing of the housing in such a way that it defines a triangle in cross section, but the casing can have rounded transitions instead of corners.
- an approximately triangular-shaped jacket can facilitate installation.
- Such a catalyst can then be arranged, for example, under the floor of an automobile in such a way that the underside of the jacket is formed by a horizontal triangular side.
- Catalyst means can also be provided which have four or more packs of sheet metal elements distributed around the internal cavity.
- the casing of the housing can then define a polygon with corners replaced by rounded transitions and / or be more or less circular.
- the maximum cross-sectional dimension of the catalyst means resulting in cross-sections perpendicular to the axis of the jacket can, for example, be smaller than the maximum axial dimension of the catalyst means.
- the maximum cross-sectional dimension of the shell and the entire housing can be smaller than the axial dimension of the shell and the entire housing.
- Each sheet metal element has a top view - i.e. in a projection at right angles to the nesting planes defined by the sheet metal element - preferably a square-shaped outline.
- each sheet metal element preferably has at least two straight, mutually parallel edges in plan view or in the above-mentioned projection, for example at least the two edges adjacent to the inner cavity or the outer cavity in the above-mentioned projection being straight and parallel to one another.
- the two other edges of each sheet metal element in the above-mentioned projection are preferably straight and parallel to one another, so that the sheet metal element forms an oblique-angled or right-angled parallelogram in plan view or in the above-mentioned projection. This makes it possible to produce the sheet metal elements with at most minimal sheet metal waste from strips with parallel longitudinal edges or from square, square or rectangular sheets.
- the catalyst preferably has an inlet for the exhaust gas connected to the inner cavity.
- the interior space or passage delimited by the inlet preferably opens directly into the inner cavity which is at least partially limited by the catalyst means in cross section.
- the interior or passage of the inlet preferably has essentially, ie at least approximately or for example exactly the same cross-sectional shape and essentially, ie at least approximately or exactly the same cross-sectional dimensions as its mouth opening into the inner cavity the inner cavity.
- the inner cavity preferably has at least one free region adjoining the catalyst means, the cross-sectional area of which decreases away from the inlet.
- the cross-sectional area of the or each free region of the inner cavity preferably takes at least approximately or exactly linearly with the distance from the inlet at least in the largest part of the extension extending from the inlet and for example along the entire extension of the inner cavity and the catalyst means extending away from the inlet from.
- the cross-sectional area of the inner cavity may range from the point at which the closest passages of catalyst means open into the inner cavity to the point where the most distant passages open into the inner cavity, for example decrease by at least 50% or even at least by 80% and practically to zero.
- This design of the inlet and the inner cavity enables the exhaust gas flowing into the inner cavity to operate evenly with an axial dimension of the latter that is large compared to the cross-sectional dimensions of the interior or passage of the inlet and of the inner cavity, for all passages of the catalyst means distribute, which contributes to a good utilization of the catalytically active material and thus to low manufacturing costs compared to the amount of exhaust gas to be treated per unit time.
- the described design of the inlet in combination with the decrease in cross section of the or each free area of the inner cavity counteracts the formation of turbulence, which in turn makes it possible to keep the pressure loss low.
- the catalyst is preferably designed such that the inlet opens directly into the inner cavity, which is at least partially delimited by the catalyst means.
- the exhaust gas can then between the outflow from the inlet and the inflow into the passages of the catalyst means at most with small Areas of the wall of the housing come into contact.
- the cross section of the internal cavity may even be substantially limited along its entire circumference and essentially exclusively by the catalyst means, so that the exhaust gas between the outflow from the inlet and the inflow into the passages of the catalyst means is practically not in contact with the wall of the catalyst Housing can get.
- the inlet has, for example, a connecting piece which is rigidly and tightly connected to the wall of the housing and which projects into the interior enclosed by the wall of the housing.
- the catalyst means can then be rigidly attached to the end of the connecting piece belonging to the inlet located in the interior of the housing. Furthermore, there may be an outlet, for example, which likewise has a stub, which is rigidly and tightly attached to the wall of the housing and projects into the interior thereof, provided in the latter with a perforation, to which the catalyst means are attached. The latter can then be spaced on all sides from the wall of the housing.
- the catalytic means are preferably fastened in the housing without an intermediate layer between them and an inner surface of the wall of the housing, heat and sound-insulating, consisting of at least one non-metallic material and / or having a wire mesh. This contributes to the inexpensive manufacture of the catalyst.
- the passages of the catalyst means are preferred Cross-sectional areas essentially constant over their entire lengths. This can contribute to an optimal utilization of the catalytically active material and thus to an inexpensive manufacture of the catalyst.
- each sheet metal element package has, for example, alternately successive, first sheet metal elements having elevations and second, essentially flat sheet metal elements, the first and second sheet metal elements abutting one another at the apex lines of the shafts.
- This design of the catalyst means makes it possible to achieve a high number of passes in a cut perpendicular to the shafts and passages per unit area of the cut surface.
- the cut surface through the passages belonging to the same group can, depending on the design of the latter, have at least one flat part and / or be at least partly curved.
- the catalyst means preferably have at least about 62 passes per square centimeter (ie, at least about 400 passes per square inch), or more preferably at least about 93 passes per square centimeter (ie, at least about 600 passes per square inch), or more preferably at least about 124 passes, in a cut perpendicular to the passes per square centimeter (ie, at least about 800 passes per square inch) or even at least about 186 passes per square centimeter (ie, at least about 1200 passes per square inch) and, for example, about 248 passes per square centimeter (ie, around 1600 passes per square inch).
- the height of the waves or humps measured from wave vertex to wave vertex or from hump summit point to hump summit point is expediently at most 2 mm, preferably at most 1 mm, preferably at least 0.3 mm and for example approximately 0.5 mm. If the ridges are formed by waves, the wavelength is for example two to three times the wave height and for a wave height of approximately 0.5 mm is, for example, approximately 1.2 mm to 1.4 mm.
- the catalytic converter 201 shown in FIGS. 1 to 3 defines an axis 202 and has a housing 203. Its wall has a casing 204, a first end wall 205 and a second end wall 206.
- the casing 204 encloses the axis 202, runs along it and is essentially parallel to it.
- the jacket 204 is formed, for example, from a piece of sheet metal, the edges of which are parallel to the axis and are firmly and tightly connected to one another by a flange shown in FIG. 3.
- the edges of the end walls 205, 206 are also connected, for example, to the edges of the jacket 204 by flanges.
- the jacket 204 is substantially rectangular in a cross section perpendicular to the axis, but the corners of the rectangle are replaced by curved transitions.
- the jacket thus forms two first, opposing side and / or longitudinal walls 204a and two second, opposing side and / or longitudinal walls 204b.
- the four side and / or longitudinal walls belonging to the jacket are essentially - i.e. apart from the mentioned curved transitions and apart from the flanges - even and in pairs parallel to each other.
- the housing 203 has a central plane running between the two first side and / or longitudinal walls 204a and through the axis 202 and perpendicular to the walls 204b, identical to the sectional plane of FIG. 2 and designated 209 in FIG. 3.
- the housing 203 and its casing have a first cross-sectional dimension measured at right angles to this central plane 209 and a second cross-sectional dimension measured parallel to the named central plane, which is smaller than the first cross-sectional dimension.
- the end walls 205, 206 are substantially flat and perpendicular to the axis 202 and have the cross-sectional shape of the Coat corresponding outline shapes.
- the first end wall 205 has a first opening 205a.
- the second end wall 206 has a second opening 206a.
- a nozzle is attached to each end wall, namely welded into a collar delimiting the opening 205a or 206a.
- Each nozzle has an outer, cylindrical section and a section widening away from it towards the interior of the housing.
- the two openings 205a, 206a together with the connecting pieces form the inlet 207 and the outlet 208 of the catalytic converter.
- Inlet 207 and outlet 207 are coaxial with axis 202.
- the housing 203 contains catalyst means 210 with two catalyst bodies 211, one of which is shown separately in FIG. 4.
- Each catalyst body 211 has essentially the shape of a prism and has six essentially flat surfaces or, as will be explained below, at least flat lubrication surfaces, namely a base surface 211a, a cover surface 211b parallel to this, an outer surface 211c, one parallel to this Inner surface 211d, a first end surface 211e and a second end surface 211f parallel thereto.
- the two prism-shaped catalyst bodies 211 like their base surfaces 211a and cover surfaces 211b, have the shape of an oblique-angled parallelogram with edges of different lengths.
- the outer and inner surfaces 211c and 211d are rectangular and each connect a longer edge of the base surface with a longer edge of the top surface.
- the two end surfaces 211e, 211f each connect a shorter edge of the base surface with a shorter edge of the cover surface.
- Each catalytic converter body 211 has a package of alternately successive first sheet metal elements 213 and second sheet metal elements 214. Furthermore, each catalytic converter body has the holding means holding the sheet metal elements together with spacer elements 215. Each sheet metal element and holding element consists, for example, of a separate workpiece.
- sheet metal elements 213, 214 have the same outline shapes as the base area 211a and the top area 211b of a catalytic converter body 211 and thus form an oblique-angled parallelogram.
- Each first sheet metal element 213 has a main section 213a, which is provided with shafts 213b which extend parallel to one another and parallel to the end surfaces 211e, 211f from the outer surface 211c to the inner surface 211d.
- the shaft crests 213c and 213d of the shafts 213b of each first sheet metal element 213 define two flat, parallel to the base surface 211a and top surface 211b sliding surfaces. Accordingly, all of the flat sliding surfaces defined by first sheet metal elements are parallel to one another.
- the wave height of the waves measured from vertex to vertex is preferably at least 0.3 mm and for example 0.5 mm to 1 mm.
- the wavelength can be at least equal to the wave height, for example.
- Each first sheet metal element 213 has on its sides of its main section 213a facing away from one another and namely at the end surfaces 211e, 211f along the shafts, parallel, strip-shaped, flat holding sections 213e and 213f.
- Every second sheet metal element 214 is at least substantially flat.
- the base area 211a and the cover area 211b of the catalyst body 211 can each be formed, for example, by a second sheet metal element 214.
- Every second sheet metal element 214 has a main section 214a which, in the case of the second sheet metal elements which form the base or top surface of the catalyst body, bears against the wave apexes of an adjacent first sheet metal element 213 and for all other second sheet metal elements against wave apices of two adjacent first sheet metal elements 213.
- Every second sheet metal element 214 has a strip-shaped, of course also flat holding section 214e or 214f on sides of its main section 214a facing away from one another.
- the sheet metal elements 213, 214 consist for example of the steel mentioned in the introduction.
- the two mutually facing surfaces of the main section 213a, 214a of each sheet metal element 213, 214 are provided with an aluminum oxide coating.
- Catalytically active material which has, for example, platinum and / or rhodium, is applied to the aluminum oxide coatings.
- the holding sections 213e, 213f, 214e, 214f of the sheet metal elements are preferably bare and uncoated, so that their surfaces are made of steel.
- the spacer elements 215 likewise consist of a metallic material - namely steel - and may also be provided with coatings made of aluminum oxide and catalytically active material on their surfaces facing the shafts 213b.
- the mutually abutting holding sections 213e, 214e, 213f, 214f and spacer elements 215 are rigidly connected to one another, namely welded.
- the abutting main sections of the sheet metal elements 213, 214 together delimit passages 217 which, like the shafts 213b, extend from the outer surface 211c to the inner surface 211d.
- the two surfaces 211c, 211d thus form the outer or the inner mouth surface of the passages.
- Each catalyst body 211 thus has a group of straight passages 217 which are parallel to one another and to the surfaces 211a, 211b, 211e, 211f and run between these surfaces.
- Each passage 217 has a cross-sectional area that is constant over its entire length. Apart from the passages adjoining the spacer elements 215, all passages also have cross-sectional areas of the same size. Furthermore, all runs are of equal length.
- each catalytic converter body 211 face one of the second side and / or longitudinal walls 204b and - in the sense explained above - are essentially flat and parallel to the second side or longitudinal walls 204b.
- the two catalyst bodies 211 lie on their base surfaces 211a and cover surfaces 211b, for example according to FIGS. 2 and 3, each on one of the two second, wider side and / or longitudinal walls 204b of the housing 203.
- the surfaces 211c, 211d, 211e, 211f of the two catalyst bodies 211 are perpendicular to the base surface 211a, to the cover surface 211b and to the second, wider side and / or longitudinal walls 204b of the housing.
- the first outer surface 211c and the first end surface 211e together form an angle designated by alpha in FIG. 4, which angle differs from 90 °, is at least 45 °, preferably at least 60 ° and, for example, 75 ° to 87 °.
- the first and second end surfaces 211e of the two catalyst bodies 211 are tightly fastened, for example welded, to regions of the end wall 205 which are located in FIG. 1 on opposite sides of the axis 202 and the mouth opening of the inlet 207.
- the outer surfaces 211c of the two catalyst bodies 211 face away from one another and face one of the first side and / or longitudinal walls 204a.
- the two inner surfaces 211d of the two catalyst bodies face one another and approach one another in the direction running away from the inlet 207.
- the surfaces 211c, 211d form an angle with the central plane 209 running through the axis 202, which is equal to the difference 90 ° - alpha and therefore at most 45 °, preferably at most 30 ° and for example 3 ° to 15 °.
- the two catalyst bodies 211 are tightly and firmly connected to one another at their end faces 211f facing away from the inlet 207, for example welded directly and / or via a connecting element connecting them. In the section shown in FIG. 1, the two catalyst bodies thus together form a V and are mirror-symmetrical to one another with respect to the central plane 209 running between them.
- the mentioned first and second cross-sectional dimensions of the jacket 204 and also the maximum cross-sectional dimension measured between diagonally opposite corners of the jacket 204 and the entire housing are smaller than the length of the jacket 204.
- the cross-sectional dimensions of the catalyst means measured analogously at right angles to the axis 202 210 all less than the length of the catalyst means 210 measured parallel to the axis 202.
- the interior or passage of the inlet 207 opens at the first opening 205a of the housing 203 into an inner cavity 221, which is present in the latter between the inner surfaces 211d of the two catalyst bodies 211 and is polygonal in cross-section, namely quadrangular in shape
- Inlet 207 has at its mouth opening into the inner cavity 221 essentially, ie at least approximately and preferably exactly the same polygonal, namely square-shaped outline or cross-sectional shape and essentially, ie at least approximately and preferably exactly the same outline or cross-sectional dimensions as that End of the inner cavity 221 closer to the inlet.
- the width and cross-sectional area of the inner cavity 221 decrease linearly away from the inlet 207, so that at the inner ends furthest from the inlet, the passages 247 almost decrease to zero, ie practically disappear.
- the two groups of passages 217 formed by the catalyst bodies are perpendicular to the central plane 209 and run on sides facing away from one another and away from the inner cavity 221. Furthermore, the two groups of passages 217 at the outer passage ends opening into the outer cavity 222 are at a distance from one another which is very much greater than the distance from adjacent ones, i.e. passages belonging to the same catalyst body.
- Gaps exist between the inner surfaces of the first side or longitudinal walls 204a of the housing and the first side surfaces 211c of the catalytic converter body facing them, together with a space present between the inner surface of the end wall 206 of the housing and the end surfaces 211f of the catalytic converter body form an outer cavity 222 which is connected to the interior of the outlet 208 at the second end wall 206 of the housing.
- the mouth opening of the interior or passage of the outlet 208 opening into the outer cavity 222 can be circular or, like the mouth opening of the inlet 207, square.
- an exhaust gas flow represented by arrows in FIG. 1 arises.
- the exhaust gas flows through the inlet 207 into the inner cavity 221, is deflected into the latter and flows into the inner ends of the passages 217 at the inner surfaces 211d serving as exhaust gas entry surfaces.
- the exhaust gas is treated catalytically as it flows through the passages, emerges again from the catalyst bodies at the outer surfaces 211c serving as exhaust gas exit surfaces and then flows through the outer cavity 222 to the outlet.
- the inclination of the inner surfaces 211d against the axis 202 and the resulting decrease in the cross-sectional area of the inner cavity with increasing distance from the inlet contribute to the fact that the exhaust gas flow as it flows into the catalyst body is uniform over the whole, relatively large, as exhaust gas -Interior surface serving inner surfaces 211d and is accordingly evenly distributed over all passages 217. This makes it possible to achieve a high degree of efficiency in the catalytic treatment and to keep the pressure loss or counterpressure caused by the catalyst low.
- the exhaust gas can flow between the mouth of the inlet 207 formed by the first opening 205a and the outer surfaces 211d serving as exhaust gas entry surfaces of the catalytic converter body only come into contact with relatively small areas of the walls of the housing 203. Accordingly, the exhaust gas can only give off a little heat to the surroundings via the housing wall between the inlet and the exhaust gas inlet surfaces of the catalyst bodies.
- the two catalyst bodies also give off heat to the environment only relatively slowly via the housing wall. In the event of a cold start, therefore, at least the regions of the catalyst bodies 211 adjoining the inner cavity 221 are quickly heated by the exhaust gas to a temperature which enables effective catalytic treatment of the exhaust gas.
- the catalyst 231 shown in FIGS. 5 and 6 defines an axis 232 and has a housing 233 with a jacket 234.
- This has two first side and / or longitudinal walls 234a and two second side and / or longitudinal walls 234b.
- the jacket 234 is again essentially rectangular in cross section, so that the side and / or longitudinal walls are essentially flat and in pairs parallel to one another.
- the first side and / or longitudinal walls 234a are narrower than the second side and / or longitudinal walls 234b.
- the housing has a first end wall 235 with a first opening 235a and a second end wall 236 with a second opening 236a.
- the two openings together with connecting pieces welded into them form an inlet 237 or an outlet 238.
- a central plane 239 running through the axis 232 between the two walls 234a is drawn.
- the housing contains catalyst means 240 with two catalyst bodies 241 which are arranged on mutually facing sides of the central plane 239 and are symmetrical with respect to this.
- Each catalyst body 241 has a base surface 241a, a top surface 241b, an outer surface 241c, an inner surface 241d, a first end surface 241e and a second end surface 241f.
- the two catalyst bodies 241 form a parallelogram with one another right-angled sides, namely a rectangle. Accordingly, the base area 241a and the top area 241b of each catalyst body 241 form a rectangle.
- the surfaces 241c, 241d, 241e, 241f are perpendicular to the base surface 241a and to the top surface 241b.
- Each catalyst body 241 thus essentially forms a cuboid prism.
- the two catalyst bodies 241 are, for example, of a similar design to the catalyst bodies 211. They have in particular first sheet metal elements provided with waves and second, essentially flat sheet metal elements.
- each catalytic converter body 241 then form a right-angled parallelogram, namely a rectangle, in plan view and can, for example, as with the catalytic converter body 211, each consist of a separate sheet metal piece and be welded to one another and with spacer elements.
- the sheet metal elements belonging to the same catalytic converter body can also be formed by sections of a one-piece, folded sheet metal strip and alternately connected by a fold at the first or second end face.
- each catalytic converter body 241 has a group of straight passages 247, which are parallel to one another and run perpendicular to the inner surface 241d, from the latter to the outer surface 241c.
- Each base and top surface 241a, 241b of the two catalyst bodies 241 faces one of the second, wider side or longitudinal walls 243b and bears against one of these walls.
- the two catalyst bodies 241 rest at their first end faces 241e on opposite sides of the first opening 235a against the first end wall 235 and are connected to the first end wall 235, for example, by welded connections.
- the surfaces 241c, 241d of the two catalyst bodies 241 are parallel to one another and to the central plane 239.
- the passages 247 are accordingly perpendicular to the central plane 239.
- the outer surfaces 241c of the two catalyst bodies are each spaced from one of the first, narrower side and / or longitudinal walls 234a and are parallel to these walls 234a.
- the inner surfaces 241d of the two catalyst bodies are parallel to one another and are spaced apart over their entire lengths.
- the two second end faces 241f of the catalytic converter body facing away from the first end wall 235 are tightly and firmly connected, for example welded, to an end and / or end element 249 which is formed from a rectangular disk and is at a distance from the second end wall 236.
- the two catalyst bodies 241 and the two groups of passages 247 which they form are at a distance from one another which is very much greater than the distance from adjacent passages which are present in the same catalyst body.
- a preferably hollow limiting element 250 inserted between the two catalyst bodies 241 has a square, rectangular or square-shaped end 250a in cross section, which is tight and tight with the end and / or end wall 249 and / or directly with the ends facing away from the inlet the catalyst body 241 is connected, for example welded.
- the width of the end 250a of the limiting element 250 measured parallel to the passages 247 is almost or exactly the same as the distance between the mutually facing inner surfaces 241d of the two catalyst bodies.
- the limiting element 250 protrudes between the two catalyst bodies 241 to approximately the mouth of the inlet 237.
- the limiting element has a cutting-like or possibly a little rounded end, the edge or apex line of which lies in the middle plane mentioned, which lies between the both walls 234a and between the two catalyst bodies 241 through the axis 232.
- the boundary element 250 has two boundary surfaces facing away from one another 250b, each of which faces an inner surface 241d in front of one of the catalyst bodies 241.
- the two boundary surfaces 250b are inclined toward one another away from the inlet 237 along the axis 232, so that each boundary surface approaches the inner surface 241d of a catalytic converter body 241 opposite it from the inlet.
- the boundary surfaces 250b are flat and form an angle with the axis 232, the central plane running between them and the inner surfaces 241d which is at most 45 °, preferably at most 30 ° and for example at most 15 °.
- the limiting element 250 also has two surfaces 250c which are parallel to one another and to the second side or longitudinal walls 234b of the housing, each of which faces one of the second side or longitudinal walls 234b and bears against the latter.
- the interior of the inlet 237 opens into an inner cavity 251 present between the two catalyst bodies 241.
- the limiting element 250 divides the inner cavity 251 at least for the most part from its axial extent into two free areas, the widths and cross-sectional areas of which along the axis 232 Decrease linearly from inlet 237 and become almost zero on the farthest passages.
- an outer cavity 252 which is connected to the interior of the outlet 238.
- the exhaust gas flows through the inlet 237 into the inner cavity 251 which is divided into two free areas by the limiting element 250.
- the exhaust gas is deflected in these free areas of the inner cavity 251 and flows in the areas adjacent to the free cavity areas, inner surfaces parallel to axis 232 241d the catalyst body 241 in their passages 247.
- the deflection of the exhaust gas in the inner cavity 251 is supported by the boundary surfaces 250b inclined away from the inlet 237 against the inner surfaces 241d serving as exhaust gas entry surfaces.
- the exhaust gas then flows out through the passages 247 into the outer cavity 252 and through this to the outlet.
- the catalytic converter 231 is configured similarly to the catalytic converter 201 and has properties similar to this.
- the catalytic converter 261 shown in FIGS. 7 to 9 has an axis 262 and a housing 263 with a jacket 264 enclosing the axis 262.
- This has two first, in cross-section, for example, arcuate side and / or longitudinal walls 264a and two second, for example flat and parallel longitudinal walls 264b.
- the jacket is connected at its ends to a first end wall 265 and a second end wall 266, respectively.
- the two end walls have an opening 265a and 266a, which is coaxial to the axis 262 and into which a connecting piece serving as inlet 267 and outlet 268 is welded.
- the housing defines a central plane 269 extending between the walls 264a and through the axis 262 and has a first cross-sectional dimension measured at right angles to this and a second cross-sectional dimension measured parallel to the central plane 269, which in turn is smaller than the first cross-sectional dimension.
- the catalyst means 270 arranged in the housing have two catalyst bodies 271. These are mirror-symmetrical with respect to the central plane 269.
- the two catalyst bodies 271 have essentially flat abutting base surfaces 271a and flat, abutting abutment surfaces 271b or a common, coherent base surface 271a and a common, coherent top surface 271b.
- Each catalyst body 271 also has an outer surface 271c, an inner surface 271d, a first end surface 271c and a second end surface 271f.
- the surfaces 271a, 271b are parallel to one another and to the walls 264b and bear against them.
- the two inner surfaces 271d are curved control surfaces in cross section and abut one another at their longitudinal edges parallel to the axis 262.
- the two inner surfaces 271d are thus at their end located at the inlet 267 at their central cross-sectional areas - ie with the exception of their abutting longitudinal edges - at a distance from one another.
- the central cross-sectional areas of the two inner surfaces 271c approach each other in the direction extending away from the inlet 267 in such a way that their ends, which are further away from the inlet, have straight, substantially coincident edges lying in the central plane 269.
- the two inner surfaces 271d are together lenticular.
- the two outer surfaces 271c are also curved control surfaces in cross section. Each outer surface 271c is at least approximately parallel to the inner surface 271d of the catalyst body 271 in question in all the cuts parallel to the axis 262 and perpendicular to the central plane 269.
- Each catalytic converter body 271 is formed from a package of at least originally rectangular, alternately successive, first and second sheet metal elements.
- the first sheet metal elements have shafts, some of which are indicated in FIG. 7.
- the waves run at right angles to the longitudinal edges of the first sheet metal elements.
- the second sheet metal elements are essentially flat.
- the first and second sheet metal elements are rotated against one another in this way during the production of the catalyst bodies 271 stacked on top of one another and rigidly connected to one another by holding means with spacer elements arranged at the ends of the catalytic converter body, such that the outer and the inner longitudinal edges of the sheet metal elements together form the outer surfaces 271c and the inner surfaces 271d of the catalytic converter body.
- the end surfaces 271e, 271f form curved control surfaces.
- the first end surfaces 271e can be formed, for example, at least in their regions which abut the inner surfaces 271d in a flat manner and parallel to the first end wall 265, against which they rest in the finished catalytic converter 261.
- the two catalyst bodies 271 are rigidly and tightly connected to one another, for example welded.
- the two catalyst bodies are connected to the housing 263, for example welded.
- the first end faces 271e of the catalyst body are tightly connected to the first end wall 265 of the housing.
- Each catalyst body 271 has a group of straight passages 277 that run from the inner surface 271d to the outer surface 271c. All passages 277 are parallel to the second side and / or longitudinal walls 264b and thus also to one and the same plane. Furthermore, all the passages formed by the same pair of sheet metal elements are parallel to each other. In contrast, the passages form angles with the central plane 269, the value of which depends on the distance from the plane running at right angles to the central plane 269 through the axis 262 and through the centers of the catalyst bodies. In the case of the passages closest to the base surface 271a or the cover surface 271b, the said angle is at least approximately 90 °.
- the passages 277 with the central plane 269 then form an angle deviating from 90 °, preferably at least 45 ° and, for example, at least 60 °.
- the passages 277 are one along their entire length constant cross-sectional area. Furthermore, all the passages 277 are at least approximately the same length.
- the inlet 267 opens into an inner, free cavity 281 enclosed by the two inner surfaces 271d.
- the opening of the inlet opening into the inner cavity is circular and has approximately the same diameter as the end of the inner cavity 281 located at the first end wall 265
- the cross-sectional area of the inner cavity 281 decreases linearly with the distance from the inlet in the direction extending from the inlet in accordance with the formation of the inner surfaces 271d.
- An outer cavity 282 connected to the outlet 268 is present between the outer surfaces 271c and the second end surfaces 271f and the walls 264a, 266 of the housing.
- the inner mouth surfaces of the two groups of passages formed by the inner surfaces 271d abut one another. In the remaining parts of the passages, and in particular in their outer ends opening into the outer surfaces 271c, the two groups of passages are in turn spaced apart.
- exhaust gas is introduced into the inner cavity 281 through the inlet 267, enters the passages 277 of the two catalytic converter bodies 271 at the internal surfaces 271d serving as exhaust gas entry surfaces, flows through the external surfaces 271c serving as exhaust gas exit surfaces again out of the catalyst bodies and then flows through the outer cavity 282 to the outlet 268.
- the inner cavity 281 of the catalyst 261 is essentially completely and exclusively delimited by the inner surfaces 271d of the catalyst body 271, the exhaust gas can flow between the outflows emit even less heat from the inlet and the inflow into the catalytic converter body to the surroundings of the catalytic converter 261 than in the previously described catalytic converters 201 and 231. Accordingly, the In the case of a cold start, the catalyst body 271 is heated to the operating temperature required for the catalytic treatment of the exhaust gas even more quickly than in the case of the catalysts 201 and 231.
- the catalyst 291 shown in FIG. 10 has a housing 293 with a jacket 294 and catalyst means 295 arranged in the housing.
- the catalyst 291 is largely similar to the catalyst 261 shown in FIGS. 7 to 9, but differs from it in this way that between the jacket 294 and the catalyst means 295 there is an outer cavity 297 which completely surrounds this in cross section.
- the catalytic converter 301 shown in FIGS. 11 and 12 has an axis 302 and a housing 303.
- This is of similar design to the housing 263 and has a jacket 304, end walls 305 and 306, an inlet 307 and an outlet 308.
- the housing 303 contains catalyst means 310 with two catalyst bodies 311 arranged on different sides of a central plane of the housing. These have a base area 311a, a cover area 311b, an outer area 311c, an inner area 311d and two end areas 311e, 311f.
- the inner surfaces 311d are parallel to the axis 302 and together form an approximately circular cylindrical surface in cross section.
- the outer surfaces 311c are also parallel to the axis 302 and bent in cross section in such a way that the distances of the outer surface 311c from the inner surface 311d of the catalyst body in question, measured at right angles to the median plane, are the same everywhere.
- the end faces 311e and 311f of the catalytic converter body are flat and perpendicular to the axis 302.
- Each catalytic converter body 311 has first sheet metal elements with waves shown in part in FIGS. 11 and 12 as well as second, essentially flat sheet metal elements.
- Each catalytic converter body has a group of straight lines, perpendicular to the median plane mentioned Inner surface 311d extending to outer surface 311c and having substantially the same length of passages 317.
- the two catalyst bodies 311 are rigid and tightly connected to one another and to the end wall 305.
- a disc-shaped end and / or end element 319 is attached to the end of the catalyst body 311 facing away from this.
- the delimiting element 320 is, for example, hollow, rotationally symmetrical to the axis 302 and approximately paraboloid-shaped and has a delimiting surface 320a on the outside. Together with the inner surfaces 311d of the two catalytic converter bodies 311, this delimits a free area of the inner cavity 321 which is annular in cross section.
- the cross sectional area of this free area of the inner cavity 321 decreases linearly away from the inlet 307, so that it corresponds to the inner ends of the most distant passages 317 is almost zero.
- the outer ends of the passages 317 open into an outer cavity 322 which is connected to the outlet 308.
- the catalyst 301 is configured similarly to the catalyst 261.
- the catalytic converter 361 which is partly shown in FIG. 13, defines an axis 363 and has a housing 363, of which only the outline of the jacket 364 surrounding the axis 362 is indicated.
- This has three flat side and / or longitudinal walls 364a distributed around the axis and defines an equilateral triangle in cross section, but the corners of the triangle are replaced by side and / or longitudinal walls 364b curved in cross section.
- the housing 363 contains catalyst means 370 with three distributed around the axis 362 against the curved walls 364b protruding catalyst bodies 371.
- Each of these has two flat side surfaces 371a or 371b which are parallel to one another and to the axis 362, an outer surface 371c, an inner surface 371d and two end surfaces 371e or 371f.
- the outer surfaces 371c and inner surfaces 371d are curved in cross section and parallel to the axis 362.
- the three inner surfaces 371d together form a cylindrical surface with a circular cross section.
- the outer surfaces 371c measured parallel to the side surfaces 371a, 371b of the catalyst body in question, are at least approximately the same distance from the inner surfaces 371d everywhere.
- Each catalyst body 371 has a package of rectangular, alternately successive, first and second sheet metal elements.
- the first sheet metal elements partially have shafts indicated in FIG. 13, while the second sheet metal elements are essentially flat and parallel to the axis 362.
- Each catalytic converter body has a group of straight passages 377 which extend parallel to a plane running through axis 362 and the relevant catalytic converter body and to one another from inner surface 371d to outer surface 371c, perpendicular to one which runs through axis 362
- Inner surface 371d of the relevant catalyst body are opposite plane, have a constant cross-sectional area over their entire length and are all at least approximately the same length.
- the three catalytic converter bodies 371 enclose an approximately paraboloid-shaped limiting element 380. Together with the inner surfaces 371d, the catalytic converter body 371 delimits a free area of annular cross-section of an inner cavity 381, which is completely enclosed in cross-section by the inner surfaces 371d, into which the non- drawn inlet opens and its cross-sectional area decreases away from the inlet.
- the outside of the jacket 364 and the surfaces 371a, 371b, 371c of the catalyst body 371 Cavity 382 is connected to the not shown outlet of the housing.
- the three groups of passages 377 thus extend in three different directions from the inner cavity 381 to the outer cavity 382 and are spaced apart from one another everywhere except for the inner ends of the passages.
- the catalytic converter 401 shown in FIG. 14 defines an axis 402 and has a housing 403, of which only the jacket 404 is indicated. This has, for example, four flat walls distributed around the axis and four walls curved in cross section, but instead could be curved everywhere in cross section and be more or less circular.
- the housing 403 contains catalyst means 410 with four catalyst bodies 411. These are evenly distributed around the axis 362 and together form a cross.
- the catalyst bodies 411 are configured similarly to the catalyst bodies 371 and in particular each have an outer surface 411c and an inner surface 411d.
- Each catalytic converter body 411 in turn has a package of sheet metal elements and a group of straight passages 417 running parallel to one another and extending from the inner surface 411d to the outer surface 411c.
- the inner surfaces 411d together form a closed cylindrical surface and enclose a paraboloid-shaped delimiting element 420 and an inner cavity 421 with an annular free area, the cross-sectional area of which decreases away from the inlet opening into it, not shown.
- the catalytic converter 431 shown schematically in FIG. 15 defines an axis 432 and has a housing 433 with a metallic wall. This points one to the axis 432 parallel jacket 434 and at its two ends arranged, tightly and tightly connected by flanges with this end walls 435, 436.
- the jacket is also indicated in FIG. 17 and, according to this, has approximately the shape of a square in cross section, the corners of which are replaced by rounded transitions.
- the two end walls 435, 436 are substantially flat and perpendicular to the axis 432 and have a hole in the center.
- the inlet 437 and the outlet 438 of the catalytic converter 431 each have a connection piece, which consists of a cylindrical tube piece, penetrates the hole in the first end wall 435 and the second end wall 436, projects into the interior enclosed by the wall of the housing and is rigid and tight connected to the relevant end wall, namely welded.
- the section of the nozzle or pipe piece belonging to the outlet 438, which is located in the interior, is provided with holes 438a distributed over its jacket.
- the catalytic converter 431 has catalytic converter means 440 arranged in the housing and also visible in FIGS. 16, 17, 18, 19, with four catalytic converter bodies 441 distributed around the axis 432 and forming a cross. Each of these has two flat side surfaces 441a and 441b parallel to one another and to the axis 432, an outer surface 441c and an inner surface 441d with two end surfaces 441e and 441f. The four inner surfaces 441d together form a surface that completely surrounds the axis. In contrast, the outer surfaces 441c of the four catalyst bodies 441 are at a distance from one another. The edges of the inner surfaces 441d which abut the end surfaces 441e and can be seen in FIGS.
- the outer surfaces 441c and inner surfaces 441d consist of control surfaces and are straight and parallel to each other in all sections parallel to the side surfaces 441a, 441b of each catalyst body 441.
- the longitudinal edges of the outer surfaces 441c and the four inner surfaces 441d are also parallel to axis 432 and abut each other in pairs.
- the remaining, central cross-sectional areas of the outer and inner surfaces are inclined away from the end surfaces 441e towards the axis, so that the inner surfaces 441d of each catalyst body 441 have a V-shaped edge at the end surface 441f thereof, which is at the edge of each V-leg abuts an adjacent inner surface 441d. Accordingly, the four inner surfaces 441d converge at their edges abutting the end surfaces 441f to form two crossing straight lines.
- Each catalytic converter body 441 has a package of alternately successive, first and second sheet metal elements.
- the first sheet metal elements 443 partly have shafts indicated in FIGS. 15 and 16.
- Each first sheet metal element 443 defines two planar lubricating surfaces that cling to its shaft apex.
- the second sheet metal elements are again essentially flat.
- the sheet metal elements are rectangular in a projection perpendicular to the planar lubricating surfaces of the first sheet metal elements 443 and to the surfaces and lubricating surfaces of the second sheet metal elements, so that in particular the two longer edges of each sheet metal element are straight and parallel to one another.
- the waves of each first sheet metal element 443 are straight, parallel to one another and perpendicular to the longitudinal edges of the sheet metal element in question.
- the sheet metal elements belonging to the same catalytic converter body 441 are rigidly connected to one another by holding means in such a way that the second, flat sheet metal elements bear against the shaft apices of the first sheet metal elements 443.
- the holding means can, for example, have strip-like or strip-shaped spacer elements 445, which, like the spacer elements 215 of the catalytic converter body shown in FIG. 4, are arranged at the shorter edges of the sheet metal elements and at least approximately parallel to waves of the first sheet metal element lying against them 443 run.
- the sheet metal elements belonging to the same catalytic converter body are twisted against one another in such a way that theirs Longitudinal edges together form the outer surface 441c and inner surface 441d, which each consist of a curved control surface.
- the sheet metal elements belonging to one and the same catalyst body 441 are welded to one another and to the spacer elements at their shorter edges.
- the end surfaces 441e, 441f can consist of curved control surfaces which result when the rectangular sheet-metal elements are rotated.
- end faces 441e are shown as planes in FIG. 16 for simplicity.
- end surfaces 441e and / or 441f could be made flat and perpendicular to axis 432 by post-processing.
- the four catalyst bodies 444 are rigidly and tightly connected to one another at the longitudinal edges of their inner surfaces 441d and at the edges of the inner surfaces 441d located in the end surfaces 441f, namely welded.
- Each catalyst body 441 has a group of straight passages 447 that run from the inner surface 441c to the outer surface 441d. All the passages 447 belonging to the same catalyst body 441 are parallel to one and the same plane running through the axis 432 and through the center of the catalyst body and to the side surfaces 441a, 441b. The passages 447 are also perpendicular to the longitudinal edges of the first sheet metal elements delimiting them. The passages 447 belonging to the same catalytic converter body 441 therefore have different directions which, analogously to the catalytic converter 261 shown in FIGS.
- each catalytic converter body 441 actually has much more sheet metal elements than its external dimensions than is shown in FIGS. 16 to 20.
- the catalyst means 440 are at the end faces 441e, 441f rigidly connected to the ends of the connecting pieces which are located in the interior of the housing 433 and which form the inlet 437 and the outlet 438.
- the catalyst means 440 are spaced on all sides from the wall of the housing 433.
- the connection piece forming the inlet 437 opens at its end which is tightly connected to the four catalyst bodies 441 into the inner cavity 451 enclosed by the inner surfaces 441d.
- the one to the four catalyst Passages 447 belonging to bodies 441 run away from the inner cavity 451 in accordance with the arrangement of the catalyst bodies on four different sides of the inner cavity 451, which are evenly distributed around the axis 432.
- the inside diameter of the inlet 437 and in particular of its end connected to the catalyst means 440 is approximately and preferably exactly the same as the diameter of the circle formed by the edges of the inner surfaces 441d located in the end surfaces 441e, so that the inner cavity 451 is stepless connects to the interior of the inlet.
- the inner cavity 451 is completely free, that is to say does not contain any limiting element corresponding to the limiting elements 250, 380, 420 and has a cross-sectional area that decreases linearly along the axis 432 from the inlet.
- the catalytic converter 431 can be installed in an exhaust system of an internal combustion engine. During its operation, exhaust gas illustrated by arrows in FIG. 15 then flows through the inlet 437 into the inner cavity 451. The exhaust gas is deflected therein and distributed to the passages 447 and then flows through the passages 447, where it is catalytically treated. The exhaust gas then enters the outer cavity 452 and flows therein to the outlet 438, a portion of the exhaust gas also flowing between the side surfaces 441a, 441b of adjacent catalyst bodies 441 can. The exhaust gas then flows through the holes 438a into the interior of the outlet 438 and leaves the interior of the housing 433 through this.
- the catalyst shown in FIGS. 15 to 19 has various advantages, some of which have already been described in the introduction and / or in relation to the catalysts shown in FIGS. 1 to 14, and combines these advantages in a particularly advantageous manner.
- the catalytic converter 431 has only relatively small cross-sectional dimensions at right angles to the axis 432 compared to the amount of exhaust gas to be treated per unit of time.
- the passages 447 present in the catalyst bodies 441 can have small cross-sectional areas and be close to one another.
- Each catalyst body 441 can therefore have a large number of passages per unit area of its outer surface 441c or inner surface 441d perpendicular to the passages 447 or a curved cutting surface parallel to these surfaces or also per unit surface of a flat cutting surface perpendicular to at least a few passages. This in turn makes it possible to achieve a high degree of efficiency, to make the passages relatively short and to keep the volume, the weight and the precious metal requirement of the catalyst agents low. Because the passages 447 are relatively short compared to the amount of exhaust gas to be treated and compared to the axial expansion of the catalyst means and the length of the inner surfaces 441d, the pressure drop generated by the catalyst means 440 during operation can be kept small despite the small cross-sectional area of the passages become.
- the cross-sectional area of the inner cavity 451 which decreases linearly away from the inlet 437, results in an even distribution of the exhaust gas over the different passages and contributes to the fact that the exhaust gas is deflected largely without turbulence and with a small pressure loss and is distributed to the different passages 447. Because the inlet 437 and the inner cavity 451 have a common straight axis 432 and the exhaust gas flows essentially straight - ie without deflection - from the inlet into the inner cavity 451, there is only a small pressure loss between the inlet and the exhaust gas inlet surfaces of the catalyst means 440 formed by the four inner surfaces 441d.
- the catalyst means 440 are also stable and robust and can be manufactured economically and installed in a housing at low cost. The fact that the catalyst means can be installed in the metallic housing without having to place a special heat and / or sound-insulating intermediate layer between the wall of the housing and the catalyst means also contributes to cost-effective manufacture.
- the catalyst body 471 partially shown in FIGS. 20 and 21 can, for example, have a similar outline shape as the catalyst body 211 shown in FIGS. 1 to 4 and thus form a prism, the base of which consists of an oblique-angled parallelogram.
- the catalyst body 471 has a package of alternately successive, first sheet metal elements 473 and second sheet metal elements 474, which have the same outline shape as that Base area of the prism.
- Each first sheet metal element 473 has a main section 473a with elevations which consist of projections 473b which are distributed uniformly over the main section 473a, at least most of which are at a distance from the edges of the sheet metal element 473 and are delimited by self-contained, for example circular, contour lines.
- Each first sheet metal element 473 thus has bosses 473b projecting in opposite directions from a central plane of the first sheet metal element and from the regions of the first sheet metal element located between adjacent bumps.
- Each first sheet metal element 473e also has, for example, two flat holding sections 473 arranged at its shorter edges.
- the second sheet metal elements 474 are essentially flat.
- the sheet metal elements 473, 474 are held together by holding means which, for example, have spacer elements 475 which are arranged between the holding sections 473e and the holding sections of the second sheet metal elements 474 which are opposite them and are welded to the sheet metal elements.
- the catalyst body 471 has a group of passages 477 which run from one to the other longitudinal edges of the sheet metal elements.
- the catalysts can be modified in other ways.
- the first could be parallel to the axis
- Side and / or longitudinal walls 204a, 264a of the housing 203 and 263 are replaced by side or longitudinal walls which approach each other and the axis away from the inlet.
- the flat, first side and / or longitudinal walls 204a in FIGS. 1 to 3 can replace catalytic converter 201 with side and / or longitudinal walls bent in cross section, such as those shown in FIGS. 7 to 12 Catalysts are present.
- passages of the catalysts shown in FIGS. 1 to 6, 11, 12, 13, 14 can be replaced by passages which form an angle with planes perpendicular to the axis, which is preferably at most 45 ° and for example at most 30 °.
- the outer and inner surfaces of the catalyst bodies of the catalysts shown in FIGS. 13 and 14 could be flat instead of curved in cross section.
- the internal cavities 381 and 421 are then essentially polygonal in cross-section, i.e. triangular or square, instead of circular.
- the mouth openings of the inlets opening into the inner cavities should then be triangular or quadrangular in cross-section instead of circular and have the same cross-sectional dimensions as the inner cavities.
- the paraboloidal boundary elements 380 or 420 of these catalysts could then possibly be replaced by an approximately triangular or square-shaped firing body, so that the cross-sectional area of the free area of the inner cavity again decreases at least approximately linearly and preferably exactly linearly with the distance from the inlet.
- the inlet 437 which consists of a cylindrical piece of pipe, with a nozzle which at least partially widens conically towards the catalyst means.
- the outlet 438 shown in FIG. 15 such that its end facing the catalyst means analogously to the outlets visible in FIGS. 1, 2, 5, 7, 11 only extends to the second end wall 436 and therefore not protrudes into the interior of the housing 433.
- the catalyst means 440 would then only be attached to the inlet 437 and not to the outlet.
- the end of the catalytic means 440 facing the outlet could be connected to the jacket 434 and / or the second end wall 436 by some connecting elements, which consist of bolts or the like and are distributed around the axis 432.
- catalyst bodies each with a group of passages, can be provided and distributed around an axis analogously to the catalysts according to FIGS. 7 to 19, so that they together enclose an internal cavity.
- the welded connections which connect the sheet metal and spacer elements of the catalyst bodies to one another can be replaced by brazed connections or, in certain variants, by clamp connections.
- the holding means can then also have bolts for producing clamping connections which penetrate the sheet metal and spacer elements. It may even be possible to provide holding means - for example bolts and spacer rings - which cross and / or divide some exhaust gas passages of the catalyst means. These passages crossed by elements of the holding means can then possibly be a little shorter than the other passages.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysator für die katalytische Behandlung von Abgas.The invention relates to a catalytic converter for the catalytic treatment of exhaust gas.
Der Katalysator ist insbesondere vorgesehen, um von einem Benzin-Verbrennungsmotor eines Motorfahrzeugs, beispielsweise eines Automobils, oder eventuell von einem anderen Verbrennungsmotor erzeugtes Abgas durch eine katalytische Behandlung zu reinigen und/oder zu entgiften, d.h. von Schadstoffen zu befreien, indem diese durch eine chemische Reaktion umgewandelt werden.The catalytic converter is in particular provided to purify and / or detoxify exhaust gas generated by a gasoline internal combustion engine of a motor vehicle, for example an automobile, or possibly by another internal combustion engine, i.e. rid of pollutants by converting them through a chemical reaction.
Bekannte Katalysatoren zur Behandlung von Abgas besitzen ein Gehäuse mit einem Einlass sowie einem Auslass. Das Gehäuse enthält Katalysatormittel mit einem häufig als Substrat bezeichneten Katalysator-Körper mit Durchgängen für das Abgas oder mit mehreren beim Betrieb nacheinander durchströmten Katalysator-Körpern. Die die Durchgänge begrenzenden Flächen sind mit einem Uberzug versehen, der ein katalytisch aktives Material mit mindestens einem Edelmetall aufweist.Known catalysts for treating exhaust gas have a housing with an inlet and an outlet. The housing contains catalytic agent with a catalytic converter body, often referred to as a substrate, with passages for the exhaust gas or with a plurality of catalytic converter bodies through which flow passes during operation. The surfaces delimiting the passages are provided with a coating which has a catalytically active material with at least one noble metal.
Viele dieser bekannten Katalysatoren haben den Nachteil, dass das durch den Einlass einströmende Abgas nur auf eine kleine Abgas-Eintrittsfläche des (ersten) Katalysator-Körpers und/oder nur ungleichmässig auf diese Abgas-Eintrittsfläche verteilt wird und/oder dass das Abgas zwischen dem Einlass und dem (ersten) Katalysator-Körper und/oder im letzteren selbst beim Betriebsbeginn relativ schnell eine grosse Wärmemenge über die Wandung des Gehäuses an die Umgebung abgibt. Wenn das Abgas nur auf eine kleine Abgas-Eintrittsfläche und/oder unregelmässig auf eine solche verteilt wird, vergrössert dies den Druckabfall bzw. Gegendruck und verursacht zudem eine Reduktion des Wirkungsgrades und damit eine Vergrösserung des erforderlichen Katalysator-Körper-Volumens, des erforderlichen Edelmetalls sowie der Herstellungskosten. Eine schnelle und grosse Wärmeabgabe des Katalysators hat bei einem Kalt-Start des Verbrennungsmotors und Katalysators zur Folge, dass es relativ viel Zeit beansprucht, bis der bzw. jeder Katalysator-Körper die für eine effiziente Abgasbehandlung erforderliche Temperatur erreicht.Many of these known catalysts have the disadvantage that the exhaust gas flowing in through the inlet is distributed only over a small exhaust gas entry area of the (first) catalyst body and / or only unevenly over this exhaust gas entry area and / or that the exhaust gas is between the inlet and the (first) catalyst body and / or in the latter, even at the start of operation, releases a large amount of heat to the environment via the wall of the housing relatively quickly. If the exhaust gas only on a small exhaust gas inlet area and / or If this is distributed irregularly, this increases the pressure drop or back pressure and also causes a reduction in the efficiency and thus an increase in the required catalyst body volume, the required noble metal and the production costs. When the internal combustion engine and catalytic converter are cold started, the rapid and large amount of heat given off by the catalytic converter means that it takes a relatively long time until the or each catalytic converter body reaches the temperature required for efficient exhaust gas treatment.
In der EP-A 0 514 326 sind verschiedene Katalysatoren offenbart, welche die vorgängig beschriebenen Nachteile bereits weitgehend vermeiden. Aus dieser Publikation sind zum Beispiel Katalysatoren mit einem Gehäuse bekannt, das einen Mantel aufweist und Katalysatormittel mit einem ringförmigen Katalysator-Körper enthält. Dieser besteht aus einem Paket von ringförmigen Blechelementen. Die aufeinanderfolgenden Blechelemente haben einander kreuzende Wellen. Die Blechelemente sind durch Haltemittel zusammengehalten. Diese besitzen Bolzen, welche Löcher der Blechelemente durchdringen und bei ihren Enden mit einer ebenen Platte bzw. Gehäuse-Wand verschweisst sind. Eine Öffnung des Gehäuses ist mit einem von einer inneren Mantelfläche des Katalysator-Körpers umschlossenen, inneren Hohlraum verbunden. Eine andere Öffnung des Gehäuses ist mit einem zwischen dem Mantel des Gehäuses und einer äusseren Mantelfläche des Katalysator-Körpers vorhandenen, äusseren Hohlraum verbunden. Der Katalysator-Körper besitzt vom inneren zum äusseren Hohlraum verlaufende Durchgänge, die gleichmässig entlang dem Umfang der äusseren Mantelfläche verteilt sind. Die Mäntel der Gehäuse und die Mantelflächen der Katalysator-Körper dieser bekannten Katalysatoren sind im Querschnitt kreisförmig oder oval und haben Querschnittsabmessungen, die wesentlich grösser sind als die axialen Abmessungen der Mäntel bzw. Katalysator-Körper.Various catalysts are disclosed in EP-A 0 514 326, which already largely avoid the disadvantages described above. From this publication, for example, catalysts are known with a housing which has a jacket and contains catalyst means with an annular catalyst body. This consists of a package of ring-shaped sheet metal elements. The successive sheet metal elements have mutually crossing waves. The sheet metal elements are held together by holding means. These have bolts which penetrate holes in the sheet metal elements and are welded at their ends to a flat plate or housing wall. An opening of the housing is connected to an inner cavity enclosed by an inner lateral surface of the catalyst body. Another opening of the housing is connected to an outer cavity which is present between the casing of the housing and an outer casing surface of the catalyst body. The catalyst body has passages running from the inner to the outer cavity, which are evenly distributed along the circumference of the outer surface. The jackets of the housings and the jacket surfaces of the catalyst bodies of these known catalysts are circular or oval in cross-section and have cross-sectional dimensions that are substantially larger than the axial dimensions of the jackets or catalyst bodies.
Die ringförmigen Blechelemente dieser bekannten Katalysatoren werden bei der Herstellung normalerweise aus viereckigen Blechtafeln oder aus Blechbändern ausgestanzt. Dabei entsteht relativ viel Blechabfall, der die Herstellung der Katalysatoren verteuert.The annular sheet metal elements of these known catalysts are usually punched out of square metal sheets or from metal strips during production. This creates a relatively large amount of sheet metal waste, which increases the cost of manufacturing the catalysts.
Wenn Katalysatoren auf der Unterseite eines Automobils eingebaut werden sollen, ist oft nur wenig Platz verfügbar. Die Platzverhältnisse können dabei für verschiedene Automobiltypen verschieden sein. Zur Ermöglichung kurzer Abgas-Leitungen kann es beispielsweise in gewissen Fällen wünschenswert sein, wenn der Mantel im Querschnitt eine relativ flache Form hat und also eine Querschnittsabmessung des Mantels im Vergleich zu der zu behandelnden Abgasmenge relativ klein ist. In anderen Fällen könnte es vorteilhaft sein, wenn der Mantel im Querschnitt ungefähr dreieckförmig wäre. Ferner wäre es in gewissen Fällen vorteilhaft, wenn die (maximale) Querschnittsabmessung des Mantels kleiner als dessen Länge ist.When catalysts are to be installed on the underside of an automobile, there is often little space available. The space available can be different for different types of automobiles. In order to enable short exhaust gas lines, it may be desirable in certain cases, for example, if the jacket has a relatively flat shape in cross-section and thus a cross-sectional dimension of the jacket is relatively small compared to the amount of exhaust gas to be treated. In other cases, it could be advantageous if the jacket were approximately triangular in cross section. Furthermore, it would be advantageous in certain cases if the (maximum) cross-sectional dimension of the jacket is smaller than its length.
Bei den bekannten Katalysatoren, deren Katalysatormittel oder Katalysator-Körper Blechelemente und von einem inneren zu einem äusseren Hohlraum verlaufenden Durchgänge haben, nimmt die Querschnittsfläche der Durchgänge von innen nach aussen zu. Dies kann den Bedarf an katalytisch aktivem Edelmetall und dadurch die Herstellungskosten erhöhen.In the known catalysts, the catalyst means or catalyst body of which have sheet metal elements and passages running from an inner to an outer cavity, the cross-sectional area of the passages increases from the inside to the outside. This can increase the need for catalytically active precious metal and thereby increase the manufacturing costs.
Ein aus der FR-A 2 617 903 bekannter Katalysator besitzt ein Gehäuse, das Katalysatormittel mit einem Paket von ringförmigen Blechelementen enthält, die Überzüge mit katalytisch aktivem Material aufweisen. Der Einlass des Katalysators mündet in einen von den Katalysatormitteln umschlossenen, zylindrischen inneren Hohlraum. Zwischen der Innenfläche des Gehäuses und den Katalysatormitteln ist ein äusserer Hohlraum vorhanden, der mit dem Auslass des Katalysators verbunden ist. Die Blechelemente der Katalysatormittel sind im allgemeinen konisch, wobei jedoch mindestens ein Blechelement von jedem Paar einander benachbarter Blechelemente mit Wellen oder Buckeln versehen ist, so dass die Blechelemente paarweise zusammen vom inneren Hohlraum zum äusseren Hohlraum verlaufende Durchgänge begrenzen. Die Blechelemente sind in einem Käfig angeordnet, der am einlass-seitigen Ende des Pakets einen Ringflansch, am anderen Ende eine Platte und einige mit dieser und dem Ringflansch verbundene, um das Paket herum verteilte Stäbe aufweist.A catalyst known from FR-A 2 617 903 has a housing which contains catalyst means with a package of annular sheet-metal elements which have coatings with catalytically active material. The inlet of the catalyst opens into a cylindrical inner cavity enclosed by the catalyst means. There is an outer cavity between the inner surface of the housing and the catalyst means which is connected to the outlet of the catalyst. The sheet metal elements of the catalyst means are generally conical, but at least one sheet metal element from each A pair of mutually adjacent sheet metal elements is provided with waves or humps, so that the sheet metal elements limit passages running together in pairs from the inner cavity to the outer cavity. The sheet metal elements are arranged in a cage which has an annular flange at the inlet-side end of the package, a plate at the other end and some rods connected to the latter and the annular flange and distributed around the package.
Die Länge des inneren Hohlraums dieses bekannten Katalysators ist wesentlich grösser als dessen Durchmesser. Das beim Betrieb durch den Einlass in den inneren Hohlraum strömende Gas bildet daher einen Strahl, der erst beim Auftreffen auf die Platte umgelenkt wird. Die Stromdichte des durch die Durchgänge der Katalysatormittel strömenden Abgases ist daher in der Nähe des Einlasses wesentlich kleiner als in der Nähe des dem Einlass abgewandten Endes der Katalysatormittel. Eine solche inhomogene Durchströmung der Katalysatormittel ergibt eine schlechte Ausnutzung des katalytisch aktiven Materials, so dass der Katalysator grösser und teurer wird, als er bei homogener Durchströmung der Katalysatormittel würde. Zudem entstehen im inneren Hohlraum Turbulenzen, welche den Druckabfall des durch den Katalysator strömenden Abgases vergrössern. Bei der Herstellung der konischen Blechelemente aus Blechtafeln oder Blechbändern entsteht zudem viel Abfall. Ferner ist es aufwenig, konische Blechelemente mit Wellen oder Buckeln zu bilden. Gemäss der letzt-zitierten Publikation können die Blechelemente eventuell durch Punktschweissen miteinander bzw. mit dem Ringflansch bzw. der Platte verbunden sein. Da die Blechelemente sich mindestens zum Teil nur bei linienförmigen Wellenscheiteln oder punktförmigen Buckel-Gipfeln berühren und zudem Überzüge aufweisen, wäre es jedoch sehr schwierig und aufwendig, alle Blechelemente paarweise miteinander zu verschweissen. Zudem können sich die Blechelemente trotz derartigen punktweisen Verbindungen noch relativ stark deformieren und gegeneinander bewegen. Da die Blechelemente bei der Verwendung des Katalysators Vibrationen, sonstigen Beschleunigungen sowie Temperaturänderung ausgesetzt sind, besteht eine grosse Gefahr, dass die Blechelemente und vor allem deren Überzüge beschädigt werden.The length of the inner cavity of this known catalyst is much larger than its diameter. The gas flowing through the inlet into the inner cavity during operation therefore forms a jet which is only deflected when it hits the plate. The current density of the exhaust gas flowing through the passages of the catalyst means is therefore substantially lower in the vicinity of the inlet than in the vicinity of the end of the catalyst means facing away from the inlet. Such an inhomogeneous flow through the catalyst means results in poor utilization of the catalytically active material, so that the catalyst becomes larger and more expensive than it would be with a homogeneous flow through the catalyst means. In addition, turbulence occurs in the inner cavity, which increases the pressure drop of the exhaust gas flowing through the catalytic converter. In addition, a lot of waste is generated in the production of the conical sheet metal elements from sheet metal sheets or sheet metal strips. Furthermore, it is difficult to form conical sheet metal elements with waves or humps. According to the last-cited publication, the sheet metal elements can possibly be connected to one another or to the ring flange or the plate by spot welding. Since the sheet metal elements only touch at least in part at linear wave apices or point-shaped hump peaks and also have coatings, it would be very difficult and expensive to weld all sheet metal elements together in pairs. In addition, the sheet metal elements can deform relatively strongly despite such point connections and move against each other. Since the sheet metal elements vibrate when using the catalyst, are exposed to other accelerations and temperature changes, there is a great risk that the sheet metal elements and especially their coatings will be damaged.
Ein aus der FR-A 2 075 691 bekannter Katalysator besitzt ein im Querschnitt ovales Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass. Ein im Gehäuse angeordneter V-förmiger Katalysator-Körper hat zwei hohle Schenkel, die innen durch peforierte Innenwände sowie aussen durch perforierte Aussenwände begrenzt sind und ein teilchenförmiges, zur katalytischen Behandlung des Abgases dienendes Material enthalten. Der Einlass mündet in einen zwischen den perforierten Innenwänden des Katalysator-Körpers vorhandenen, inneren Hohlraum. Ein zwischen den perforierten Aussenwänden des Katalysator-Körpers und Innenflächenabschnitten des Gehäuses vorhandener, äusserer Hohlraum ist mit dem Auslass verbunden.A catalyst known from FR-A 2 075 691 has an oval cross-section housing with an inlet and an outlet. A V-shaped catalyst body arranged in the housing has two hollow legs which are delimited on the inside by perforated inner walls and on the outside by perforated outer walls and contain a particulate material which serves for the catalytic treatment of the exhaust gas. The inlet opens into an internal cavity between the perforated inner walls of the catalyst body. An outer cavity present between the perforated outer walls of the catalyst body and inner surface sections of the housing is connected to the outlet.
Die Teilchen des teilchenförmigen Materials sind in der FR-A 2 075 691 nicht näher beschrieben, bestehen jedoch vermutlich aus einem Keramik-Kern, der mit katalytisch aktivem Material überzogen ist. Wenn ein Katalysator mit einem Verbrennungsmotor eines Automobils verbunden wird, wirken bei der Benutzung des letzteren vom Motor erzeugte Vibrationen und vom Fahren verursachte Beschleunigungen auf den Katalysator ein. Die Teilchen des teilchenförmigen Materials werden daher bewegt, wobei sie gegeneinander sowie gegen die Wände des Katalysator-Körpers stossen und auch aufeinander und auf den Wänden gleiten. Das teilchenförmige Material wird daher bei der Verwendung des Katalysators in kurzer Zeit durch Abrieb und Bruch zerstört.The particles of the particulate material are not described in more detail in FR-A 2 075 691, but presumably consist of a ceramic core which is coated with catalytically active material. When a catalytic converter is connected to an internal combustion engine of an automobile, vibrations caused by the engine and accelerations caused by driving when the latter are used act on the catalytic converter. The particles of the particulate material are therefore moved, abutting against one another and against the walls of the catalyst body, and also sliding against one another and on the walls. The particulate material is therefore destroyed in a short time by abrasion and breakage when using the catalyst.
Der Durchmesser der in den inneren Hohlraum mündenden Mündungsöffnung des Einlasses des aus der FR-A 2 075 691 bekannten Katalysators ist wesentlich kleiner als die Länge des inneren Hohlraums und als die Breite des an die Mündungsöffnung des Einlasses anschliessenden Abschnittes des inneren Hohlraumes. Bei der Verwendung des Katalysators bildet daher ein grosser Teil des mit hoher Geschwindigkeit aus dem Einlass in den inneren Hohlraum strömenden Gases einen relativ dünnen Strahl, der erst in grosser axialer Entfernung vom Einlass auf die perforierte Innenfläche des Katalysator-Körpers trifft. In den sich seitlich von der Mündung des Einlasses befindenden Bereichen des innneren Hohlraums entstehen grosse Wirbel. Die Stromdichte des Abgases im Katalysator-Körper wird daher sehr inhomogen. Des ergibt eine schlechte Ausnutzung des katalytisch aktiven Materials und einen grossen Druckabfall bzw. Gegendruck. Die im inneren Hohlraum entstehenden Wirbel vergrössern den Druckabfall bzw. Gegendruck noch zusätzlich.The diameter of the mouth opening of the inlet of FR-A 2 075 691 opening into the inner cavity known catalyst is much smaller than the length of the inner cavity and than the width of the section of the inner cavity adjoining the mouth opening of the inlet. When using the catalyst, therefore, a large part of the gas flowing at high speed from the inlet into the inner cavity forms a relatively thin jet, which only hits the perforated inner surface of the catalyst body at a large axial distance from the inlet. Large vortices arise in the areas of the inner cavity located to the side of the mouth of the inlet. The current density of the exhaust gas in the catalyst body is therefore very inhomogeneous. This results in poor utilization of the catalytically active material and a large pressure drop or back pressure. The vortices created in the inner cavity increase the pressure drop or back pressure even more.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Katalysator zu schaffen, der Nachteile der bekannten Katalysatoren behebt und bei dem insbesondere die Formen sowie die Abmessungen des Gehäuses und der Katalysatormittel gut an den verfügbaren Platz angepasst werden können, wobei der Katalysator auch bei relativ grossen, axialen Abmessungen der Katalysatormittel sowie des inneren Hohlraums eine gleichmässige Verteilung des Abgases auf alle Durchgänge der Katalysatormittel, geringe Druckverluste, gute Start-Eigenschaften, eine stabile Verbindung der Blechelemente und eine kostengünstige Herstellung ermöglichen soll.The invention has for its object to provide a catalyst which eliminates disadvantages of the known catalysts and in particular the shapes and dimensions of the housing and the catalyst means can be adapted well to the available space, the catalyst even with relatively large, axial Dimensions of the catalyst means and of the inner cavity should enable a uniform distribution of the exhaust gas over all passages of the catalyst means, low pressure losses, good starting properties, a stable connection of the sheet metal elements and cost-effective production.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch einen Katalysator für die katalytische Behandlung von Abgas, mit einem Gehäuse und in diesem angeordneten Katalysatormitteln, wobei ein sich mindestens zum Teil zwischen Bereichen der Katalysatormittel befindender, innerer Hohlraum und ein sich zwischen den Katalysatormitteln und mindestens einem Teil des Gehäuse befindender, äusserer Hohlraum vorhanden sind, wobei die Katalysatormittel Blechelemente aufweisen, die vom inneren Hohlraum zum äusseren Hohlraum führende Durchgänge begrenzen, und wobei mindestens ein Blechelement von jedem Paar einander benachbarter Blechelemente Erhöhungen aufweist und wobei der Katalysator dadurch gekennzeichnet ist, dass die Katalysatormittel mindestens zwei Pakete von Blechelementen aufweisen, dass die zum gleichen Paket gehörenden Blechelemente sich an diese anschmiegende, zueinander parallele Schmiegeebenen definieren und dass die von den verschiedenen Paketen begrenzten Durchgänge auf verschiedene Seiten des inneren Hohlraums von diesem weg verlaufen.This object is achieved according to the invention by a catalyst for the catalytic treatment of exhaust gas, with a housing and catalyst means arranged therein, an inner cavity located at least in part between regions of the catalyst means and one between the catalyst means and at least one part of the housing, the outer cavity is present, the catalyst means having sheet metal elements that extend from the inner Limiting the void leading to the outer cavity, and wherein at least one sheet metal element of each pair of adjacent sheet metal elements has ridges and wherein the catalyst is characterized in that the catalyst means have at least two packets of sheet metal elements, that the sheet metal elements belonging to the same package cling to them , define mutually parallel planes of curvature and that the passageways delimited by the various packages run away from it on different sides of the inner cavity.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Katalysators gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.Advantageous further developments of the catalyst emerge from the dependent claims.
Die in den inneren oder äusseren Hohlraum mündenden Enden der Durchgänge werden im folgenden auch als innere bzw. äussere Enden der Durchgänge bezeichnet.The ends of the passages opening into the inner or outer cavity are also referred to below as inner or outer ends of the passages.
Die Katalysatormittel besitzen gemäss der Erfindung mindestens zwei Pakete von Blechelementen. Jedes dieser Blechelement-Pakete begrenzt eine Gruppe von Durchgängen. Die verschiedenen Pakete und die verschiedenen Gruppen von Durchgängen können dann mindestens bei den äusseren Enden der Durchgänge in einem Abstand voneinander stehen, der wesentlich grösser ist als der Abstand von einander benachbarten, zu ein und demselben Paket gehörenden Blechelementen und als der Abstand von einander benachbarten in ein und demselben Blechelement-Paket vorhandenen Durchgängen.According to the invention, the catalyst means have at least two packages of sheet metal elements. Each of these sheet element packages delimits a group of passes. The different packages and the different groups of passages can then be at least at the outer ends of the passages at a distance from one another which is substantially greater than the distance from adjacent sheet metal elements belonging to one and the same package and as the distance from adjacent ones in one and the same sheet element package existing passages.
Gemäss der Erfindung ist ein Blechelement von jedem Paar einander unmittelbar benachbarter Blechelemente mit Erhöhungen versehen. Das andere Blechelement von jedem Paar einander benachbarter Blechelemente kann dann eben sein. Jedes Paket von Blechelementen besteht dann aus abwechselnd aufeinanderfolgenden, ersten und zweiten Blechelementen, wobei die ersten Blechelemente Erhöhungen aufweisen und die zweiten Blechelemente im wesentlichen eben sind.According to the invention, a sheet metal element of each pair of immediately adjacent sheet metal elements is provided with elevations. The other sheet metal element of each pair of adjacent sheet metal elements can then be flat. Each package of sheet metal elements then consists of alternately successive, first and second sheet metal elements, the first sheet metal elements having elevations and the second sheet metal elements being essentially flat.
Die Erhöhungen eines Blechelementes bestehen zum Beispiel aus geraden, zueinander parallelen Wellen oder aus Buckeln, die vorzugsweise auf beide Seiten einer Mittelebene hin vorstehen und in einer Draufsicht auf das Blechelement vorzugsweise einen rundlichen, beispielsweise kreisförmigen Umriss haben.The elevations of a sheet metal element consist, for example, of straight, mutually parallel shafts or humps, which preferably protrude on both sides of a central plane and preferably have a rounded, for example circular, outline in a plan view of the sheet metal element.
Man kann jedoch eventuell auch ersehen, dass alle Blechelemente Erhöhungen, zum Beispiel Wellen haben. Die Wellen der aufeinanderfolgenden Blechelemente können sich dann beispielsweise kreuzen.However, it can also be seen that all sheet metal elements have elevations, for example waves. The waves of the successive sheet metal elements can then intersect, for example.
Jedes Blechelement definiert zwei Schmiegeebenen bzw. ebene Schmiegeflächen, von denen sich jede an eine der beiden Flächen des Blechelementes anschmiegt. Wenn ein Blechelement Erhöhungen aufweist, schmiegen sich die Schmiegeebenen an die höchsten Stellen der Erhöhungen, also beispielsweise an die Scheitellinien der Wellen bzw. an die Gipfelpunkte der Buckel an. Wenn ein Blechelement eben ist, sind die durch diese definierten Schmiegeebenen identisch mit den beiden ebenen Flächen des Blechelementes.Each sheet metal element defines two osculating planes or flat osculating surfaces, each of which nestles against one of the two surfaces of the sheet metal element. If a sheet metal element has elevations, the osculating planes nestle at the highest points of the elevations, that is, for example, at the apex lines of the waves or at the summit points of the humps. If a sheet metal element is flat, the nesting planes defined by it are identical to the two flat surfaces of the sheet metal element.
Die aufeinanderfolgenden Blechelemente eines Pakets von Blechelementen, können dann paarweise bei Schmiegeebenen aneinander anliegen. Die Schmiegeebenen bilden dann - mit Ausnahme der sich an den beiden Enden eins Pakets befindenden Schmiegeebenen - auch Berührungsebenen, bei denen sich die einander benachbarten Blechelemente stellenweise berühren.The successive sheet metal elements of a package of sheet metal elements can then lie against one another in pairs at the nesting planes. The nestling levels then form - with the exception of the nesting levels located at the two ends of a package - contact levels in which the mutually adjacent sheet metal elements touch in places.
Die Bildung der Katalysatormittel aus mindestens zwei Paketen von Blechelementen ermöglicht, die Formen und Abmessungen der Katalysatormittel sowie des Gehäuses und insbesondere die Querschnittsform sowie die Querschnittsabmessungen des Mantels gut an den für den Katalysator verfügbaren Platz anzupassen. Man kann zum Beispiel zwei und nur zwei Pakete von Blechelementen vorsehen. Die zwei Blechelement-Pakete können sich auf einander abgewandten Seiten einer zwischen ihnen durch den inneren Hohlraum verlaufenden Mittelebene befinden und von dieser und vom inneren Hohlraum weg verlaufende Durchgänge enthalten. Das Gehäuse kann dann im Vergleich zu einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse eine relativ flache Querschnittsform aufweisen. Das Gehäuse kann dann ferner eine rechtwinklig zur genannten Mittelebene gemessene, erste Querschnittsabmessung und eine parallel zur Mittelebene gemessene, zweite Querschnittsabmessung haben, die kleiner als die erste Querschnittsabmessung ist. Die zweite, kleinere Querschnittsabmessung kann zum Beispiel abhängig vom verfügbaren Platz höchstens 70% oder höchstens 60% oder sogar nur höchstens 50% der ersten, grösseren Querschnittsabmessung betragen. Dies ermöglicht, den Katalysator zum Beispiel in die Leitung einer Auspuff-Einrichtung eines Automobils bei einer Stelle einzubauen, bei der in einer quer zur Leitung und zum Mantel des Gehäuse des Katalysators verlaufenden Richtung -zum Beispiel in vertikaler Richtung - nur wenig Platz verfügbar ist.The formation of the catalyst means from at least two packages of sheet metal elements makes it possible to adapt the shapes and dimensions of the catalyst means and of the housing and in particular the cross-sectional shape and the cross-sectional dimensions of the jacket to the space available for the catalyst. For example, two and only two packages of sheet metal elements can be provided. The two sheet metal element packages can be on opposite sides of a central plane running between them through the inner cavity and contain passages running away from it and away from the inner cavity. The housing can then have a relatively flat cross-sectional shape compared to a housing with a circular cross section. The housing can then furthermore have a first cross-sectional dimension measured at right angles to the said central plane and a second cross-sectional dimension measured parallel to the central plane, which is smaller than the first cross-sectional dimension. The second, smaller cross-sectional dimension can be, for example, at most 70% or at most 60% or even only at most 50% of the first, larger cross-sectional dimension, depending on the available space. This makes it possible, for example, to install the catalytic converter in the line of an exhaust system of an automobile at a point where there is little space available in a direction transverse to the line and to the casing of the catalytic converter, for example in the vertical direction.
Man kann jedoch auch Katalysatormittel mit drei Paketen von Blechelementen vorsehen und den Mantel des Gehäuses derart ausbilden, dass er im Querschnitt ein Dreieck definiert, wobei aber der Mantel abgerundete Übergänge anstelle von Ecken besitzen kann. Ein ungefähr dreieckförmiger Mantel kann in gewissen Fällen die Einbaubarkeit erleichtern. Ein solcher Katalysator kann dann beispielsweise derart unter dem Boden eines Automobils angeordnet werden, dass die Unterseite des Mantels durch eine horizontale Dreieckseite gebildet ist.However, it is also possible to provide catalyst means with three packs of sheet metal elements and to form the casing of the housing in such a way that it defines a triangle in cross section, but the casing can have rounded transitions instead of corners. In certain cases, an approximately triangular-shaped jacket can facilitate installation. Such a catalyst can then be arranged, for example, under the floor of an automobile in such a way that the underside of the jacket is formed by a horizontal triangular side.
Man kann ferner Katalysatormittel vorsehen, die vier oder noch mehr um den inneren Hohlraum herum verteilte Pakete von Blechelementen besitzen. Der Mantel des Gehäuses kann dann im Querschnitt ein Polygon mit durch abgerundete Übergänge ersetzten Ecken definieren und/oder mehr oder weniger kreisförmig sein.Catalyst means can also be provided which have four or more packs of sheet metal elements distributed around the internal cavity. In cross section, the casing of the housing can then define a polygon with corners replaced by rounded transitions and / or be more or less circular.
Die sich in zur Achse des Mantels rechtwinkligen Querschnitte ergebende maximale Querschnittsabmessung der Katalysatormittel kann zum Beispiel kleiner als die maximale axiale Abmessung der Katalysatormittel sein. Desgleichen kann die maximale Querschnittsabmessung des Mantels und des ganzen Gehäuses kleiner als die axiale Abmessung des Mantels und des ganzen Gehäuses sein.The maximum cross-sectional dimension of the catalyst means resulting in cross-sections perpendicular to the axis of the jacket can, for example, be smaller than the maximum axial dimension of the catalyst means. Likewise, the maximum cross-sectional dimension of the shell and the entire housing can be smaller than the axial dimension of the shell and the entire housing.
Jedes Blechelement hat in einer Draufsicht - d.h. in einer zu den durch das Blechelement definierten Schmiegeebenen rechtwinkligen Projektion - vorzugsweise einen viereckförmigen Umriss. Ferner hat jedes Blechelement in der Draufsicht bzw. in der genannten Projektion vorzugsweise mindestens zwei gerade, zueinander parallele Ränder, wobei zum Beispiel mindestens die beiden an den inneren Hohlraum bzw. an den äusseren Hohlraum angrenzenden Ränder in der genannten Projektion gerade und parallel zueinander sind. Ferner sind vorzugsweise auch die beiden anderen Ränder jedes Blechelementes in der genannten Projektion gerade und parallel zueinander, so dass das Blechelement in der Draufsicht bzw. in der genannten Projektion ein schiefwinkliges oder rechtwinkliges Parallelogramm bildet. Dies ermöglicht, die Blechelemente mit höchstens geringem Blechabfall aus Bändern mit zueinander parallelen Längsrändern oder aus viereckigen, quadrat- oder rechteckförmigen Tafeln herzustellen.Each sheet metal element has a top view - i.e. in a projection at right angles to the nesting planes defined by the sheet metal element - preferably a square-shaped outline. Furthermore, each sheet metal element preferably has at least two straight, mutually parallel edges in plan view or in the above-mentioned projection, for example at least the two edges adjacent to the inner cavity or the outer cavity in the above-mentioned projection being straight and parallel to one another. Furthermore, the two other edges of each sheet metal element in the above-mentioned projection are preferably straight and parallel to one another, so that the sheet metal element forms an oblique-angled or right-angled parallelogram in plan view or in the above-mentioned projection. This makes it possible to produce the sheet metal elements with at most minimal sheet metal waste from strips with parallel longitudinal edges or from square, square or rectangular sheets.
Der Katalysator besitzt vorzugsweise einen mit dem inneren Hohlraum verbundenen Einlass für das Abgas. Der vom Einlass begrenzte Innenraum bzw. Durchgang mündet dabei vorzugsweise direkt in den im Querschnitt mindestens zum Teil durch die Katalysatormittel begrenzten, inneren Hohlraum. Zudem hat der Innenraum bzw. Durchgang des Einlasses bei seiner in den inneren Hohlraum mündenden Mündung vorzugsweise im wesentlichen, d.h. mindestens annähernd oder zum Beispiel genau die gleiche Querschnittsform und im wesentlichen, d.h. mindestens annähernd oder genau die gleichen Querschnittsabmessungen wie der innere Hohlraum. Ferner besitzt der innere Hohlraum vorzugsweise mindestens einen an die Katalysatormittel angrenzenden, freien Bereich, dessen Querschnittsfläche vom Einlass weg abnimmt. Die Querschnittsfläche des bzw. jedes freien Bereichs des inneren Hohlraums nimmt dabei vorzugsweise mindestens im grössten Teil der vom Einlass weg verlaufenden Ausdehnung und beispielsweise entlang der ganzen vom Einlass weg verlaufenden Ausdehnung des inneren Hohlraums und der Katalysatormittel mindestens annähernd oder genau linear mit dem Abstand vom Einlass ab. Die Querschnittsfläche des inneren Hohlraums kann von der Stelle, bei welcher die sich am nächsten beim Einlass befindenden Durchgänge der Katalysatormittel in den inneren Hohlraum münden, bis zu der Stelle, bei der die am weitesten vom Einlass entfernten Durchgänge in den inneren Hohlraum münden, zum Beispiel mindestens um 50% oder sogar mindestens um 80% und nämlich praktisch bis auf Null abnehmen. Diese Ausbildung des Einlasses und des inneren Hohlraumes ermöglicht beim Betrieb, das in den inneren Hohlraum einströmende Abgas auch bei einer im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen des Innenraums bzw. Durchgangs des Einlasses und des inneren Hohlraumes grossen axialen Abmessung des letzteren gleichmässig auf alle Durchgänge der Katalysatormittel zu verteilen, was zu einer guten Ausnutzung des katalytisch aktiven Materials und damit zu im Vergleich zu der pro Zeiteinheit zu behandelnden Abgasmenge günstigen Herstellungskosten beiträgt. Zudem wirkt die beschriebene Ausbildung des Einlasses in Kombination mit der Querschnittabnahme des bzw. jedes freien Bereiches des inneren Hohlraums der Bildung von Turbulenzen entgegen, was wiederum ermöglicht, den Druckverlust niedrig zu halten.The catalyst preferably has an inlet for the exhaust gas connected to the inner cavity. The interior space or passage delimited by the inlet preferably opens directly into the inner cavity which is at least partially limited by the catalyst means in cross section. In addition, the interior or passage of the inlet preferably has essentially, ie at least approximately or for example exactly the same cross-sectional shape and essentially, ie at least approximately or exactly the same cross-sectional dimensions as its mouth opening into the inner cavity the inner cavity. Furthermore, the inner cavity preferably has at least one free region adjoining the catalyst means, the cross-sectional area of which decreases away from the inlet. The cross-sectional area of the or each free region of the inner cavity preferably takes at least approximately or exactly linearly with the distance from the inlet at least in the largest part of the extension extending from the inlet and for example along the entire extension of the inner cavity and the catalyst means extending away from the inlet from. The cross-sectional area of the inner cavity may range from the point at which the closest passages of catalyst means open into the inner cavity to the point where the most distant passages open into the inner cavity, for example decrease by at least 50% or even at least by 80% and practically to zero. This design of the inlet and the inner cavity enables the exhaust gas flowing into the inner cavity to operate evenly with an axial dimension of the latter that is large compared to the cross-sectional dimensions of the interior or passage of the inlet and of the inner cavity, for all passages of the catalyst means distribute, which contributes to a good utilization of the catalytically active material and thus to low manufacturing costs compared to the amount of exhaust gas to be treated per unit time. In addition, the described design of the inlet in combination with the decrease in cross section of the or each free area of the inner cavity counteracts the formation of turbulence, which in turn makes it possible to keep the pressure loss low.
Der Katalysator ist - wie schon beschrieben - vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Einlass direkt in den mindestens zum Teil durch die Katalysatormittel begrenzten, inneren Hohlraum mündet. Das Abgas kann dann zwischen dem Ausströmen aus dem Einlass und dem Einströmen in die Durchgänge der Katalysatormittel höchstens noch mit kleinen Bereichen der Wandung des Gehäuses in Kontakt gelangen. Der innere Hohlraum kann im Querschnitt sogar im wesentlichen entlang seinem ganzen Umfang und im wesentlichen ausschliesslich durch die Katalysatormittel begrenzt sein, so dass das Abgas zwischen dem Ausströmen aus dem Einlass und dem Einströmen in die Durchgänge der Katalysatormittel praktisch überhaupt nicht in Kontakt mit der Wandung des Gehäuses gelangen kann. Ferner besitzt der Einlass beispielsweise einen starr und dicht mit der Wandung des Gehäuses verbundenen Stutzen, der in den von der Wandung des Gehäuses umschlossenen Innenraum hineinragt. Die Katalysatormittel können dann starr an dem sich im Innenraum des Gehäuses befindenden Ende des zum Einlass gehörenden Stutzens befestigt werden. Ferner kann zum Beispiel ein Auslass vorhanden sein, der ebenfalls einen starr und dicht an der Wandung des Gehäuses befestigten, in dessen Innenraum hineinragenden, im letzteren mit einer Perforation versehenen Stutzen aufweist, an dem die Katalysatormittel befestigt sind. Die letzteren können dann allseitig in Abstand von der Wandung des Gehäuses stehen. Diese Ausgestaltungen des Katalysators tragen zusammen mit der Ausbildung der Katalysatormittel dazu bei, dass die Katalysatormittel bei einem Kalt-Start - d.h. wenn sie beim Starten eines das Abgas erzeugenden Motors noch Umgebungstemperatur haben - mindestens in einem an den inneren Hohlraum angrenzenden Bereich rasch auf eine Temperatur erhitzt werden, die eine wirkungsvolle katalytische Behandlung des Abgases ermöglicht.As already described, the catalyst is preferably designed such that the inlet opens directly into the inner cavity, which is at least partially delimited by the catalyst means. The exhaust gas can then between the outflow from the inlet and the inflow into the passages of the catalyst means at most with small Areas of the wall of the housing come into contact. The cross section of the internal cavity may even be substantially limited along its entire circumference and essentially exclusively by the catalyst means, so that the exhaust gas between the outflow from the inlet and the inflow into the passages of the catalyst means is practically not in contact with the wall of the catalyst Housing can get. Furthermore, the inlet has, for example, a connecting piece which is rigidly and tightly connected to the wall of the housing and which projects into the interior enclosed by the wall of the housing. The catalyst means can then be rigidly attached to the end of the connecting piece belonging to the inlet located in the interior of the housing. Furthermore, there may be an outlet, for example, which likewise has a stub, which is rigidly and tightly attached to the wall of the housing and projects into the interior thereof, provided in the latter with a perforation, to which the catalyst means are attached. The latter can then be spaced on all sides from the wall of the housing. These configurations of the catalytic converter, together with the design of the catalytic means, help to ensure that the catalytic means rapidly reach a temperature during a cold start - that is to say if they are still at ambient temperature when starting an engine producing the exhaust gas - in at least one area adjacent to the internal cavity be heated, which enables an effective catalytic treatment of the exhaust gas.
Die Katalysatormittel sind vorzugsweise ohne zwischen ihnen und einer Innenfläche der Wandung des Gehäuses vorhandene, wärme- und schallisolierende, aus mindestens einem nicht-metallischen Material bestehende und/oder ein Drahtgeflecht aufweisende Zwischenlage im Gehäuse befestigt. Dies trägt zu einer kostengünstigen Herstellbarkeit des Katalysators bei.The catalytic means are preferably fastened in the housing without an intermediate layer between them and an inner surface of the wall of the housing, heat and sound-insulating, consisting of at least one non-metallic material and / or having a wire mesh. This contributes to the inexpensive manufacture of the catalyst.
Die Durchgänge der Katalysatormittel haben vorzugsweise über ihre ganzen Längen im wesentlichen konstante Querschnittsflächen. Dies kann zu einer optimalen Ausnutzung des katalytisch aktiven Materials und damit zu einer preisgünstigen Herstellbarkeit des Katalysators beitragen.The passages of the catalyst means are preferred Cross-sectional areas essentially constant over their entire lengths. This can contribute to an optimal utilization of the catalytically active material and thus to an inexpensive manufacture of the catalyst.
Wie schon beschrieben, besitzt jedes Blechelement-Paket zum Beispiel abwechselnd aufeinanderfolgende, erste, Erhöhungen aufweisende Blechelemente und zweite, im wesentlichen ebene Blechelemente, wobei die ersten und zweiten Blechelemente bei den Scheitellinien der Wellen aneinander anliegen. Diese Ausbildung der Katalysatormittel ermöglicht, in einem zu den Wellen und Durchgängen rechtwinkligen Schnitt pro Flächeneinheit der Schnittfläche eine hohe Anzahl von Durchgängen zu erzielen. Die Schnittfläche durch die zur gleichen Gruppe gehörenden Durchgänge kann dabei abhängig von der Ausbildung der letzteren mindestens einen ebenen Teil aufweisen und/oder mindestens zum Teil gekrümmt sein. Die Katalysatormittel besitzen in einem zu den Durchgängen rechtwinkligen Schnitt vorzugsweise mindestens ungefähr 62 Durchgänge pro Quadratzentimeter (d.h. mindestens ungefähr 400 Durchgänge pro Quadratzoll) oder besser mindestens ungefähr 93 Durchgänge pro Quadratzentimeter (d.h. mindestens ungefähr 600 Durchgänge pro Quadratzoll) oder noch besser mindestens ungefähr 124 Durchgänge pro Quadratzentimeter (d.h. mindestens ungefähr 800 Durchgänge pro Quadratzoll) oder sogar mindestens ungefähr 186 Durchgänge pro Quadratzentimeter (d.h. mindestens ungefähr 1200 Durchgänge pro Quadratzoll) und zum Beispiel ungefähr 248 Durchgänge pro Quadratzentimeter (d.h. ungefähr 1600 Durchgänge pro Quadratzoll).As already described, each sheet metal element package has, for example, alternately successive, first sheet metal elements having elevations and second, essentially flat sheet metal elements, the first and second sheet metal elements abutting one another at the apex lines of the shafts. This design of the catalyst means makes it possible to achieve a high number of passes in a cut perpendicular to the shafts and passages per unit area of the cut surface. The cut surface through the passages belonging to the same group can, depending on the design of the latter, have at least one flat part and / or be at least partly curved. The catalyst means preferably have at least about 62 passes per square centimeter (ie, at least about 400 passes per square inch), or more preferably at least about 93 passes per square centimeter (ie, at least about 600 passes per square inch), or more preferably at least about 124 passes, in a cut perpendicular to the passes per square centimeter (ie, at least about 800 passes per square inch) or even at least about 186 passes per square centimeter (ie, at least about 1200 passes per square inch) and, for example, about 248 passes per square centimeter (ie, around 1600 passes per square inch).
Die von Wellenscheitel zu Wellenscheitel bzw. von Buckel-Gipfelpunkt zu Buckel-Gipfelpunkt gemessene Höhe der Wellen bzw. Buckel beträgt zweckmässigerweise höchstens 2 mm, vorzugsweise höchstens 1 mm, vorzugsweise mindestens 0,3 mm und zum Beispiel ungefähr 0,5 mm. Falls die Erhöhungen durch Wellen gebildet sind, ist die Wellenlänge beispielsweise zweimal bis dreimal so gross wie die Wellenhöhe und beträgt bei einer Wellenhöhe von ungefähr 0,5 mm zum Beispiel ungefähr 1,2 mm bis 1,4 mm.The height of the waves or humps measured from wave vertex to wave vertex or from hump summit point to hump summit point is expediently at most 2 mm, preferably at most 1 mm, preferably at least 0.3 mm and for example approximately 0.5 mm. If the ridges are formed by waves, the wavelength is for example two to three times the wave height and for a wave height of approximately 0.5 mm is, for example, approximately 1.2 mm to 1.4 mm.
Die Katalysatormittel besitzen vorzugsweise die Blechelemente zusammenhaltende und miteinander verbindende Haltemittel. Jedes Blechelement besitzt vorzugsweise mindestens einen ebenen Halteabschnitt und zum Beispiel mindestens zwei solche. Jeder Halteabschnitt ist vorzugsweise starr mit mindestens einem Element der Haltemittel verbunden und/oder durch dieses in Abstand vom Halteabschnitt eines anderen Blechelementes gehalten. Die Halteabschnitte können beispielsweise einzeln und/oder paarweise durch Schweiss- und/oder Hartlöt- und/oder Klemmverbindungen starr mit Distanzelementen verbunden sein. Dies ergibt eine stabile Verbindung der Blechelemente.The catalyst means preferably have holding means which hold the sheet metal elements together and connect them to one another. Each sheet metal element preferably has at least one flat holding section and, for example, at least two such. Each holding section is preferably rigidly connected to at least one element of the holding means and / or held by this at a distance from the holding section of another sheet metal element. The holding sections can, for example, be rigidly connected to spacer elements individually and / or in pairs by welding and / or brazing and / or clamping connections. This results in a stable connection of the sheet metal elements.
Die Blechelemente besitzen beispielsweise einen inneren Bereich oder Kernbereich aus einem metallischen Material, nämlich aus einem Stahl, der zusätzlich zu Eisen ungefähr 20 Gew.% Chrom, ungefähr 5 Gew.% Aluminium und eventuell noch ein wenig Lanthan und/oder Yttrium enthält. Die an die Durchgänge angrenzenden Hauptabschnitte der Blechelemente weisen vorzugsweise einen Überzug aus einem Metalloxid, nämlich Aluminiumoxid auf, der häufig als "wash coat" bezeichnet wird und auf den ein katalytisch aktives Material aufgebracht ist. Dieses kann mindestens ein Edelmetall, wie Platin und/oder Rhodium aufweisen. Die Halteabschnitte der Blechelemente sind vorzugsweise blank und überzugsfrei, so dass ihre Oberflächen aus dem gleichen Material wie die inneren Bereiche oder Kernbereiche der Blechelemente, d.h. aus Stahl bestehen.The sheet metal elements have, for example, an inner region or core region made of a metallic material, namely of a steel which, in addition to iron, contains approximately 20% by weight of chromium, approximately 5% by weight of aluminum and possibly also a little lanthanum and / or yttrium. The main sections of the sheet metal elements adjacent to the passages preferably have a coating of a metal oxide, namely aluminum oxide, which is often referred to as a "wash coat" and to which a catalytically active material is applied. This can have at least one noble metal, such as platinum and / or rhodium. The holding sections of the sheet metal elements are preferably bare and free of coatings, so that their surfaces are made of the same material as the inner areas or core areas of the sheet metal elements, i.e. are made of steel.
Der Erfindungsgegenstand wird anschliessend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt
- die Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Katalysator, dessen Katalysatormittel zwei V-förmig angeordnete Katalysator-Körper mit je einer Gruppe von Durchgängen besitzen,
- die Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1 durch den in der letzteren ersichtlichen Katalysator,
- die Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III - III der Fig. 1 durch den in dieser ersichtlichen Katalysator,
- die Fig. 4 eine Schrägansicht von einem Katalysator-Körper der Katalysatormittel des in den Fig. 1 bis 3 gezeichneten Katalysators,
- die Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Katalysator mit zwei zueinander parallelen Katalysator-Körpern,
- die Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI - VI der Fig. 5 durch den in dieser gezeichneten Katalysator,
- die Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen anderen Katalysator, dessen Katalysatormittel zwei Gruppen von Durchgängen aufweisen,
- die Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII - VIII der Fig. 7 durch den in dieser gezeichneten Katalysator,
- die Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX - IX der Fig. 7 durch den in dieser gezeichneten Katalysator,
- die Fig. 10 einen der Fig. 8 entsprechenden Schnitt durch einen anderen Katalysator,
- die Fig. 11 einen Längsschnitt durch einen anderen Katalysator,
- die Fig. 12 eine vereinfachte Schrägansicht des Katalysators gemäss der Fig. 11, wobei vom Gehäuse nur der Umriss des Mantels angedeutet ist,
- die Fig. 13 eine Schrägansicht von Teilen eines Katalysators, dessen Katalysatormittel drei Gruppen von Durchgängen besitzen,
- die Fig. 14 eine Schrägansicht von Teilen eines Katalysators mit Katalysatormitteln, die vier Gruppen von Durchgängen besitzen,
- die Fig. 15 einen Längsschnitt durch noch einen anderen Katalysator,
- die Fig. 16 eine vereinfachte Schrägansicht der Katalysatormittel des in der Fig. 15 gezeichneten Katalysators,
- die Fig. 17 eine Ansicht der Katalysatormittel gemäss der Fig. 16 in der in dieser durch den Pfeil XVII bezeichneten Blickrichtung, wobei auch noch der Mantel des Gehäuses dargestellt ist,
- die Fig. 18 einen Querschnitt durch die in den Figuren 15 bis 17 ersichtlichen Katalysatormittel,
- die Fig. 19 eine Ansicht der in den Figuren 15 bis 18 ersichtlichen Katalysatormittel in der in der Fig. 16 durch den Pfeil XIX bezeichneten Blickrichtung,
- die Fig. 20 eine Ansicht von Katalysatormitteln mit Blechelementen, die Buckel besitzen, und die Fig. 21 einen Schnitt entlang der Linie XXI - XXI der Fig. 20 in grösserem Massstab.
- 1 shows a longitudinal section through a catalyst, the catalyst means of which have two V-shaped catalyst bodies, each with a group of passages,
- 2 shows a longitudinal section along the line II - II of FIG. 1 through the catalyst shown in the latter,
- 3 shows a cross section along the line III - III of FIG. 1 through the catalyst shown in this,
- 4 is an oblique view of a catalyst body of the catalyst means of the catalyst shown in FIGS. 1 to 3,
- 5 shows a longitudinal section through a catalytic converter with two mutually parallel catalyst bodies,
- 6 shows a cross section along the line VI - VI of FIG. 5 through the catalyst drawn therein,
- 7 shows a longitudinal section through another catalyst, the catalyst means of which have two groups of passages,
- 8 shows a section along the line VIII-VIII of FIG. 7 through the catalyst drawn therein,
- 9 shows a section along the line IX - IX of FIG. 7 through the catalyst drawn therein,
- 10 is a section corresponding to FIG. 8 through another catalyst,
- 11 is a longitudinal section through another catalyst,
- FIG. 12 shows a simplified oblique view of the catalytic converter according to FIG. 11, only the outline of the casing being indicated by the housing, FIG.
- 13 is an oblique view of parts of a catalyst whose catalyst means have three groups of passages,
- 14 is an oblique view of parts of a catalyst with catalyst means having four groups of passages,
- 15 shows a longitudinal section through yet another catalyst,
- 16 is a simplified oblique view of the catalyst means of the catalyst shown in FIG. 15,
- 17 is a view of the catalyst means according to FIG. 16 in the direction of view indicated by arrow XVII in this, the shell of the housing also being shown,
- 18 shows a cross section through the catalyst means shown in FIGS. 15 to 17,
- 19 is a view of the catalyst means shown in FIGS. 15 to 18 in the viewing direction indicated by the arrow XIX in FIG. 16,
- 20 shows a view of catalyst means with sheet metal elements which have humps, and FIG. 21 shows a section along the line XXI-XXI of FIG. 20 on a larger scale.
Es sei noch angemerkt, dass verschiedene Figuren ziemlich schematisiert und zum Teil nicht-massstäblich sind.It should also be noted that various figures are quite schematic and some are not to scale.
Der in den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Katalysator 201 definiert eine Achse 202 und weist ein Gehäuse 203 auf. Dessen Wandung hat einen Mantel 204, eine erste Endwand 205 und eine zweite Endwand 206. Der Mantel 204 umschliesst die Achse 202, verläuft entlang von dieser und ist im wesentlichen parallel zu dieser. Der Mantel 204 ist zum Beispiel aus einem Blechstück gebildet, dessen zur Achse parallele Ränder durch einen in der Fig. 3 ersichtlichen Bördel fest und dicht miteinander verbunden sind. Die Ränder der Endwände 205, 206 sind beispielsweise ebenfalls durch Bördel mit Rändern des Mantels 204 verbunden.The
Der Mantel 204 ist in einem zur Achse rechtwinkligen Querschnitt im wesentlichen rechteckförmig, wobei aber die Ecken des Rechtecks durch gebogene Übergänge ersetzt sind. Der Mantel bildet also zwei erste, sich gegenüberstehende Seiten- und/oder Längswände 204a und zwei zweite, sich gegenüberstehende Seiten- und/oder Längswände 204b. Die vier zum Mantel gehörenden Seiten- und/oder Längswände sind im wesentlichen -d.h. abgesehen von den erwähnten, gebogenen Übergängen und abgesehen von den Bördeln - eben und paarweise parallel zueinander. Das Gehäuse 203 besitzt eine zwischen den beiden ersten Seiten- und/oder Längswänden 204a und durch die Achse 202 verlaufende, zu den Wänden 204b senkrechte, mit der Schnittebene der Fig. 2 identische, in der Fig. 3 mit 209 bezeichnete Mittelebene. Das Gehäuse 203 und sein Mantel haben eine rechtwinklig zu dieser Mittelebene 209 gemessene, erste Querschnittsabmessung und eine parallel zur genannten Mittelebene gemessene, zweite Querschnittsabmessung, die kleiner ist als die erste Querschnittsabmessung.The
Die Endwände 205, 206 sind im wesentlichen eben sowie rechtwinklig zur Achse 202 und haben der Querschnittsform des Mantels entsprechende Umrissformen. Die erste Endwand 205 besitzt eine erste Öffnung 205a. Die zweite Endwand 206 besitzt eine zweite Öffnung 206a. An jeder Endwand ist ein Stutzen befestigt, nämlich in einen die Öffnung 205a bzw. 206a begrenzenden Kragen eingeschweisst. Jeder Stutzen hat einen äusseren, zylindrischen Abschnitt und einen sich von diesem weg zum Innenraum des Gehäuses hin erweiternden Abschnitt. Die beiden Öffnungen 205a, 206a bilden zusammen mit den Stutzen den Einlass 207 bzw. den Auslass 208 des Katalysators. Der Einlass 207 und der Auslass 207 sind koaxial zur Achse 202.The
Das Gehäuse 203 enthält Katalysatormittel 210 mit zwei Katalysator-Körpern 211, von denen einer separat in der Fig. 4 gezeichnet ist. Jeder Katalysator-Körper 211 hat im wesentlichen die Form eines Prismas und besitzt sechs im wesentlichen ebene Flächen oder - wie noch erläutert wird -mindestens ebene Schmiegeflächen, nämlich eine Grundfläche 211a, eine zu dieser parallele Deckfläche 211b, eine Aussenfläche 211c, eine zu dieser parallele Innenfläche 211d, eine erste Endfläche 211e und eine zu dieser parallele, zweite Endfläche 211f. Die beiden prismenförmigen Katalysator-Körper 211 haben in dem in der Fig. 1 gezeichneten Schnitt gleich wie ihre Grundflächen 211a und Deckflächen 211b die Form eines schiefwinkligen Parallelogramms mit unterschiedlich langen Rändern. Die Aussen- und Innenflächen 211c bzw. 211d sind rechteckförmig und verbinden je einen längeren Rand der Grundfläche mit einem längeren Rand der Deckfläche. Die beiden Endflächen 211e, 211f verbinden je einen kürzeren Rand der Grundfläche mit einem kürzeren Rand der Deckfläche.The
Jeder Katalysator-Körper 211 weist ein Paket von abwechselnd aufeinander folgenden, ersten Blechelementen 213 sowie zweiten Blechelementen 214 auf. Ferner besitzt jeder Katalysator-Körper die Blechelemente zusammenhaltende Haltemittel mit Distanzelementen 215. Jedes Blechelement und Halteelement besteht zum Beispiel je aus einem separaten Werkstück. Die Blechelemente 213, 214 haben in einer Draufsicht die gleichen Umrissformen wie die Grundfläche 211a sowie die Deckfläche 211b eines Katalysator-Körpers 211 und bilden also ein schiefwinkliges Parallelogramm.Each
Jedes erste Blechelement 213 hat einen Hauptabschnitt 213a, der mit Wellen 213b versehen ist, die sich parallel zueinander und parallel zu den Endflächen 211e, 211f von der Aussenfläche 211c zur Innenfläche 211d erstrecken. Die Wellenscheitel 213c und 213d der Wellen 213b jedes ersten Blechelementes 213 definieren zwei ebene, zur Grundfläche 211a, sowie Deckfläche 211b parallele Schmiegeflächen. Dementsprechend sind alle durch erste Blechelemente definierten, ebenen Schmiegeflächen parallel zueinander. Die von Scheitel zu Scheitel gemessene Wellenhöhe der Wellen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 mm und beispielsweise 0,5 mm bis 1 mm. Die Wellenlänge kann beispielsweise mindestens gleich der Wellenhöhe sein. Jedes erste Blechelement 213 hat auf einander abgewandten Seiten seines Hauptabschnittes 213a und nämlich bei den Endflächen 211e, 211f entlang den Wellen verlaufende, zu diesen parallele, streifenförmige, ebene Halteabschnitte 213e bzw. 213f.Each first
Jedes zweite Blechelement 214 ist mindestens im wesentlichen eben. Die Grundfläche 211a und die Deckfläche 211b des Katalysator-Körpers 211 können beispielsweise je durch ein zweites Blechelement 214 gebildet sein. Jedes zweite Blechelement 214 hat einen Hauptabschnitt 214a, der bei den die Grundfläche oder Deckfläche des Katalysator-Körpers bildenden, zweiten Blechelemente an den Wellenscheiteln eines benachbarten ersten Blechelementes 213 und bei allen anderen zweiten Blechelementen an Wellenscheiteln von zwei benachbarten ersten Blechelementen 213 anliegt. Jedes zweite Blechelement 214 besitzt auf einander abgewandten Seiten seines Hauptabschnittes 214a einen streifenförmigen, selbstverständlich auch ebenen Halteabschnitt 214e bzw. 214f.Every second
Jedes Distanzelement 215 besteht aus einem geraden Stück eines im Querschnitt viereckigen Profilstabes. Wenn man von den die Grundfläche und Deckfläche des Katalysator- Körpers bildenden Blechelementen absieht, liegen die Halteabschnitte 213e, 213f, 214e, 214f der ersten und zweiten Blechelemente 213, 214 paarweise unmittelbar aneinander an. Die Distanzelemente 215 erstrecken sich über die ganze Länge der Wellen und sind zwischen zwei Halteabschnitten 213e und 214e bzw. 213f und 214f angeordnet.Each
Die Blechelemente 213, 214 bestehen beispielsweise aus dem in der Einleitung genannten Stahl. Die beiden einander abgewandten Oberflächen des Hauptabschnittes 213a, 214a jedes Blechelementes 213, 214 sind mit einem Überzug aus Aluminiumoxid versehen. Auf die Aluminiumoxid-Überzüge ist katalytisch aktives Material aufgebracht, das beispielsweise Platin und/oder Rhodium aufweist. Die Halteabschnitte 213e, 213f, 214e, 214f der Blechelemente sind vorzugsweise blank und unbeschichtet, so dass ihre Oberflächen aus Stahl bestehen. Die Distanzelemente 215 bestehen ebenfalls aus einem metallischen Material - nämlich Stahl - und können bei ihren den Wellen 213b zugewandten Flächen eventuell ebenfalls mit Überzügen aus Aluminiumoxid und katalytisch aktivem Material versehen sein.The
Die aneinander anliegenden Halteabschnitte 213e, 214e, 213f, 214f und Distanzelemente 215 sind starr miteinander verbunden, nämlich verschweisst. Die aneinander anliegenden Hauptabschnitte der Blechelemente 213, 214 begrenzen zusammen Durchgänge 217, die sich wie die Wellen 213b von der Aussenfläche 211c zur Innenfläche 211d erstrecken. Die beiden Flächen 211c, 211d bilden also die äussere bzw. die innere Mündungsfläche der Durchgänge. Jeder Katalysator-Körper 211 besitzt also eine Gruppe von geraden, zueinander sowie zu den Flächen 211a, 211b, 211e, 211f parallelen und zwischen diesen Flächen hindurch verlaufenden Durchgängen 217. Jeder Durchgang 217 hat eine über seine ganze Länge konstante Querschnittsfläche. Abgesehen von den an die Distanzelemente 215 angrenzenden Durchgänge haben zudem alle Durchgänge gleich grosse Querschnittsflächen. Ferner sind alle Durchgänge gleich lang.The mutually abutting holding
Wie schon erwähnt, sind die Grundfläche 211a und die Deckfläche 211b jedes im wesentlichen prismaförmigen Katalysator-Körpers 211 zum Beispiel je durch ein zweites Blechelement 214 gebildet und dementsprechend im wesentlichen eben. Es wäre jedoch auch möglich, dass mindestens eines der am weitesten voneinander entfernten Blechelemente jedes Katalysator-Körpers 211 aus einem zweiten, gewellten Blechelement besteht. Falls dies zutreffen sollte, wird unter der Grundfläche und/oder Deckfläche des Katalysators die ebene, sich an die äusseren Wellenscheitel des betreffenden, äussersten Blechelementes anschmiegende Schmiegefläche verstanden.As already mentioned, the
Die Grundfläche 211a und die Deckfläche 211b jedes Katalysator-Körpers 211 sind einer der zweiten Seiten- und/oder Längswände 204b zugewandt und - im vorgängig erläuterten Sinn - im wesentlichen eben sowie parallel zu den zweiten Seiten- oder Längswänden 204b. Die beiden Katalysator-Körper 211 liegen bei ihren Grundflächen 211a und Deckflächen 211b beispielsweise gemäss den Fig. 2 und 3 je an einer der beiden zweiten, breiteren Seiten- und/oder Längswände 204b des Gehäuses 203 an.The
Die Flächen 211c, 211d, 211e, 211f der beiden Katalysator-Körper 211 sind rechtwinklig zur Grundfläche 211a, zur Deckfläche 211b und zu den zweiten, breiteren Seiten- und/oder Längswänden 204b des Gehäuses. Die erste Aussenfläche 211c und die erste Endfläche 211e bilden miteinander einen in der Fig. 4 mit alpha bezeichneten Winkel, der von 90° verschieden ist, mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 60° und beispielsweise 75° bis 87° beträgt.The
Die beiden Katalysator-Körper 211 sind bei ihren ersten Endflächen 211e an sich in der Fig. 1 auf einander abgewandten Seiten der Achse 202 und der Mündungsöffnung des Einlasses 207 befindenden Bereichen der Endwand 205 dicht befestigt, beispielsweise angeschweisst. Die Aussenflächen 211c der beiden Katalysator-Körper 211 sind einander abgewandt und einer der ersten Seiten- und/oder Längswände 204a zugewandt. Die beiden Innenflächen 211d der beiden Katalysator-Körper sind einander zugewandt und nähern sich in vom Einlass 207 weg verlaufender Richtung aneinander an. Die Flächen 211c, 211d bilden mit der durch die Achse 202 verlaufenden Mittelebene 209 einen Winkel, der gleich der Differenz 90° - alpha und also höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 30° und beispielsweise 3° bis 15° ist. Die beiden Katalysator-Körper 211 sind bei ihren dem Einlass 207 abgewandten Endflächen 211f dicht sowie fest miteinander verbunden, beispielsweise direkt und/oder über ein sie verbindendes Verbindungselement verschweisst. Die beiden Katalysator-Körper bilden also in dem in der Fig. 1 gezeichneten Schnitt zusammen ein V und sind bezüglich der zwischen den zwischen ihnen hindurch verlaufenden Mittelebene 209 spiegelsymmetrisch zueinander.The first and second end surfaces 211e of the two
Die genannte erste sowie die zweite Querschnittsabmessung des Mantels 204 und auch die maximale, zwischen sich diagonal gegenüberstehenden Ecken des Mantels 204 sowie des ganzen Gehäuses gemessene Querschnittsabmessung sind kleiner als die Länge des Mantels 204. Desgleichen sind die analog rechtwinklig zur Achse 202 gemessenen Querschnittsabmessungen der Katalysatormittel 210 alle kleiner als die parallel zur Achse 202 gemessene Länge der Katalysatormittel 210.The mentioned first and second cross-sectional dimensions of the
Der Innenraum bzw. Durchgang des Einlasses 207 mündet bei der ersten Öffnung 205a des Gehäuses 203 in einen in diesem zwischen den Innenflächen 211d der beiden Katalysator-Körper 211 vorhandenen, im Querschnitt polygonförmigen, nämlich viereckförmigen, inneren Hohlraum 221. Der Innenraum des Einlasses 207 hat bei seiner in den inneren Hohlraum 221 mündenden Mündung im wesentlichen, d.h. mindestens ungefähr und vorzugsweise genau die gleiche polygonförmige, nämlich viereckförmige Umriss- oder Querschnittsform und im wesentlichen, d.h. mindestens ungefähr und vorzugsweise genau die gleichen Umriss- oder Querschnittsabmessungen wie das sich näher beim Einlass befindende Ende des inneren Hohlraums 221. Dieser enthält keine festen Teile, ist also vollständig frei und wird in der in der Fig. 1 entlang der Achse 202 in der vom Einlass wegverlaufenden Richtung schmäler. Die Breite und die Querschnittsfläche des inneren Hohlraums 221 nehmen vom Einlass 207 weg linear ab, so dass sie bei den inneren Enden am weitesten vom Einlass entfernten Durchgänge 247 fast auf den Wert Null abnehmen, d.h. praktisch verschwinden.The interior or passage of the
Die zwei von den Katalysator-Körpern gebildeten Gruppen von Durchgängen 217 sind rechtwinklig zur Mittelebene 209 und verlaufen auf einander abgewandten Seiten und vom inneren Hohlraum 221 von diesem weg nach aussen. Ferner stehen die beiden Gruppen von Durchgängen 217 bei den in den äusseren Hohlraum 222 mündenden, äusseren Durchgangsenden in einem Abstand voneinander, der sehr viel grösser ist als der Abstand von einander benachbarten, zur gleichen Gruppe, d.h. zum gleichen Katalysator-Körper gehörenden Durchgängen.The two groups of
Zwischen den Innenflächen der ersten Seiten- oder Längswänden 204a des Gehäuses und den diesen zugewandten, ersten Seitenflächen 211c der Katalysator-Körper sind Zwischenräume vorhanden, die zusammen mit einem zwischen der Innenfläche der Endwand 206 des Gehäuses und den Endflächen 211f der Katalysator-Körper vorhandenen Zwischenraum einen äusseren Hohlraum 222 bilden, der bei der zweiten Endwand 206 des Gehäuses mit dem Innenraum des Auslasses 208 verbunden ist. Die in den äusseren Hohlraum 222 mündende Mündungsöffnung des Innenraums bzw. Durchgangs des Auslasses 208 kann kreisförmig oder analog wie die Mündungsöffnung des Einlasses 207 viereckförmig sein.Gaps exist between the inner surfaces of the first side or
Der Katalysator 201 kann für seine Verwendung beispielsweise in eine Leitung einer Auspuff-Einrichtung des Benzin-Verbrennungsmotors eines Automobils eingebaut und derart unter dessen Boden angeordnet werden, dass die zweiten, breiteren Seiten- und/oder Längswände 204b des Gehäuses ungefähr parallel zum Boden des Automobils und zur Fläche sind, auf der dieses steht oder fährt. Der Katalysator 201 beansprucht wegen seiner relativ flachen Form dann nur eine geringe Höhe.For its use, the
Beim Betrieb des Katalysators 201 entsteht in diesem eine in der Fig. 1 durch Pfeile dargestellte Abgas-Strömung. Das Abgas strömt durch den Einlass 207 in den inneren Hohlraum 221, wird in diesen umgelenkt und strömt bei den als Abgas-Eintrittsflächen dienenden Innenflächen 211d der Katalysator-Körper in die inneren Enden der Durchgänge 217 hinein. Das Abgas wird beim Durchströmen der Durchgänge katalytisch behandelt, tritt bei den als Abgas-Austrittsflächen dienenden Aussenflächen 211c wieder aus den Katalysator-Körpern aus und strömt dann durch den äusseren Hohlraum 222 zum Auslass.During operation of the
Die Neigung der Innenflächen 211d gegen die Achse 202 und die daraus mit wachsendem Abstand vom Einlass resultierende Abnahme der Querschnittsfläche des inneren Hohlraums tragen dazu bei, dass der Abgas-Strom beim Einströmen in die Katalysator-Körper gleichmässig über die ganzen, relativ grossen, als Abgas-Eintrittsfläche dienenden Innenflächen 211d und dementsprechend gleichmässig über alle Durchgänge 217 verteilt wird. Dies ermöglicht, bei der katalytischen Behandlung einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen und den durch den Katalysator verursachten Druckverlust bzw. Gegendruck gering zu halten.The inclination of the
Das Abgas kann zwischen der durch die erste Öffnung 205a gebildete Mündung des Einlasses 207 und den als Abgas-Eintrittsflächen dienenden, Aussenflächen 211d der Katalysator-Körper nur mit relativ kleinen Bereichen der Wände des Gehäuses 203 in Kontakt gelangen. Das Abgas kann dementsprechend zwischen dem Einlass und den Abgas-Eintrittsflächen der Katalysator-Körper nur wenig Wärme über die Gehäuse-Wandung an die Umgebung abgeben. Die beiden Katalysator-Körper geben ebenfalls nur relativ langsam Wärme über die Gehäuse-Wandung an die Umgebung ab. Bei einem Kalt-Start werden daher mindestens die an den inneren Hohlraum 221 angrenzenden Bereiche der Katalysator-Körper 211 durch das Abgas rasch auf eine Temperatur erwärmt, die eine wirkungsvolle katalytische Behandlung des Abgases ermöglicht.The exhaust gas can flow between the mouth of the
Der in den Fig. 5 und 6 ersichtliche Katalysator 231 definiert eine Achse 232 und besitzt ein Gehäuse 233 mit einem Mantel 234. Dieser hat zwei erste Seiten- und/oder Längswände 234a und zwei zweite Seiten- und/oder Längswände 234b. Der Mantel 234 ist im Querschnitt wiederum im wesentlichen rechteckförmig, so dass die Seiten- und/oder Längswände im wesentlichen eben und paarweise parallel zueinander sind. Ferner sind die ersten Seiten- und/oder Längswände 234a schmäler als die zweiten Seiten- und/oder Längswände 234b. Das Gehäuse besitzt eine erste Endwand 235 mit einer ersten Öffnung 235a und eine zweite Endwand 236 mit einer zweiten Öffnung 236a. Die beiden Öffnungen bilden zusammen mit in sie eingeschweissten Stutzen einen Einlass 237 bzw. einen Auslass 238. In der Fig. 6 ist eine zwischen den beiden Wänden 234a durch die Achse 232 verlaufende Mittelebene 239 gezeichnet.The
Das Gehäuse enthält Katalysatormittel 240 mit zwei Katalysator-Körpern 241, die auf einander angewandten Seiten der Mittelebene 239 angeordnet und bezüglich dieser symmetrisch sind. Jeder Katalysator-Körper 241 hat eine Grundfläche 241a, eine Deckfläche 241b, eine Aussenfläche 241c, eine Innenfläche 241d, eine erste Endfläche 241e und eine zweite Endfläche 241f. Die beiden Katalysator-Körper 241 bilden in dem in der Fig. 5 ersichtlichen Schnitt ein Parallelogramm mit zueinander rechtwinkligen Seiten, nämlich ein Rechteck. Dementsprechend bilden die Grundfläche 241a sowie die Deckfläche 241b jedes Katalysator-Körpers 241 ein Rechteck. Die Flächen 241c, 241d, 241e, 241f sind rechtwinklig zur Grundfläche 241a und zur Deckfläche 241b. Jeder Katalysator-Körper 241 bildet also im wesentlichen ein quaderförmiges Prisma.The housing contains catalyst means 240 with two
Die beiden Katalysator-Körper 241 sind abgesehen von den anderen Formen ihrer Grund- und Deckflächen beispielsweise ähnlich ausgebildet wie die Katalysator-Körper 211. Sie besitzen insbesondere erste, mit Wellen versehene Blechelemente und zweite, im wesentlichen ebene Blechelemente.Apart from the other shapes of their base and cover surfaces, the two
Die verschiedenen Blechelemente der Katalysator-Körper 241 bilden dann in der Draufsicht ein rechtwinkliges Parallelogramm, nämlich ein Rechteck, und können beispielsweise wie bei dem Katalysator-Körper 211 je aus einem separaten Blechstück bestehen und miteinander und mit Distanzelementen verschweisst sein. Die zum gleichen Katalysator-Körper gehörenden Blechelemente können jedoch auch durch Abschnitte eines einstückigen, gefalteten Blechbandes gebildet sein und abwechselnd bei der ersten oder zweiten Endfläche über eine Falte zusammenhängen. Ferner besitzt jeder Katalysator-Körper 241 eine Gruppe von geraden, zueinander parallelen, rechtwinklig zur Innenfläche 241d von dieser zur Aussenfläche 241c verlaufenden Durchgängen 247.The various sheet metal elements of the
Jede Grund- und Deckfläche 241a, 241b der beiden Katalysator-Körper 241 ist einer der zweiten, breiteren Seiten- oder Längswände 243b zugewandt und liegt an einer dieser Wände an. Die beiden Katalysator-Körper 241 liegen bei ihren ersten Endflächen 241e auf einander gegenüberstehenden Seiten der ersten Öffnung 235a an der ersten Endwand 235 an und sind beispielsweise durch Schweissverbindungen mit dieser verbunden. Die Flächen 241c, 241d der beiden Katalysator-Körper 241 sind parallel zueinander und zur Mittelebene 239. Die Durchgänge 247 sind dementsprechend rechtwinklig zur Mittelebene 239. Die Aussenflächen 241c der beiden Katalysator-Körper stehen je einer der ersten, schmäleren Seiten- und/oder Längswände 234a in Abstand gegenüber und sind parallel zu diesen Wänden 234a. Die Innenflächen 241d der beiden Katalysator-Körper sind parallel zueinander und stehen sich über ihre ganzen Längen in Abstand gegenüber. Die beiden der ersten Endwand 235 abgewandten, zweiten Endflächen 241f der Katalysator-Körper sind dicht und fest mit einem aus einer rechteckförmigen Scheibe gebildeten, in Abstand von der zweiten Endwand 236 stehenden End- und/oder Abschlusselement 249 verbunden, zum Beispiel verschweisst. Die beiden Katalysator-Körper 241 und die beiden von ihnen gebildeten Gruppen von Durchgängen 247 stehen überall in einem Abstand voneinander, der sehr viel grösser ist als der Abstand von einander benachbarten, im gleichen Katalysator-Körper vorhandenen Durchgängen.Each base and
Ein zwischen den beiden Katalysator-Körpern 241 eingesetztes, vorzugsweise hohles Begrenzungselement 250 hat ein im Querschnitt viereckiges, rechteck- oder quadratförmiges Ende 250a, das fest und dicht mit dem End- und/oder Abschlusswand 249 und/oder direkt mit den dem Einlass abgewandten Enden der Katalysator-Körper 241 verbunden, beispielsweise verschweisst ist. Die parallel zu den Durchgängen 247 gemessene Breite des Endes 250a des Begrenzungselementes 250 ist fast oder genau gleich dem Abstand der einander zugewandten Innenflächen 241d der beiden Katalysator-Körper. Das Begrenzungselement 250 ragt zwischen den beiden Katalysator-Körpern 241 hindurch bis ungefähr zur Mündung des Einlasses 237. Das Begrenzungselement hat bei der Mündung des Einlasses ein schneidenartiges oder eventuell ein wenig verrundetes Ende, dessen Kante oder Scheitellinie in der genannten Mittelebene liegt, welche zwischen den beiden Wänden 234a und zwischen den beiden Katalysator-Körpern 241 durch die Achse 232 verläuft. Das Begrenzungselement 250 hat zwei einander abgewandte Begrenzungsflächen 250b, von denen jede einer Innenfläche 241d vor einem der Katalysator-Körper 241 zugewandt ist. Die beiden Begrenzungsflächen 250b sind vom Einlass 237 weg entlang der Achse 232 zueinander geneigt, so dass sich jede Begrenzungsfläche vom Einlass weg der ihr gegenüberstehenden Innenfläche 241d eines Katalysator-Körpers 241 nähert. Die Begrenzungsflächen 250b sind eben und bilden mit der Achse 232, der zwischen ihnen hindurch verlaufenden Mittelebene und den Innenflächen 241d einen Winkel, der höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 30° und beispielsweise höchstens 15° beträgt. Das Begrenzungselement 250 hat ferner zwei zueinander und zu den zweiten Seiten- oder Längswänden 234b des Gehäuses parallele Flächen 250c, von denen jede einer der zweiten Seiten- oder Längswände 234b zugewandt ist und an dieser anliegt.A preferably hollow limiting
Der Innenraum des Einlasses 237 mündet in einen zwischen den beiden Katalysator-Körper 241 vorhandenen, inneren Hohlraum 251. Das Begrenzungselement 250 unterteilt den inneren Hohlraum 251 mindestens im grössten Teil von dessen axialer Ausdehnung in zwei freie Bereiche, deren Breiten und Querschnittsflächen entlang der Achse 232 vom Einlass 237 weg linear abnehmen und bei den am weitestens vom Einlass entfernten Durchgängen fast Null werden. Zwischen den ersten Seiten- oder Längswänden 234a sowie der Endwand 236 des Gehäuses 234 und den ersten Seitenflächen 241c der Katalysator-Körper sowie der Abschlusswand 249 ist ein äusserer Hohlraum 252 vorhanden, der mit dem Innenraum des Auslasses 238 zusammenhängt.The interior of the
Beim Betrieb des Katalysators 241 strömt das Abgas durch den Einlass 237 in den durch das Begrenzungselement 250 in zwei freie Bereiche unterteilten, inneren Hohlraum 251. Das Abgas wird in diesen freien Bereichen des inneren Hohlraumes 251 umgelenkt und strömt bei den an die freien HohlraumBereiche angrenzenden, zur Achse 232 parallelen, Innenflächen 241d der Katalysator-Körper 241 in deren Durchgänge 247. Die Umlenkung des Abgases im inneren Hohlraum 251 wird dabei durch die vom Einlass 237 weg gegen die als Abgas-Eintrittsflächen dienenden Innenflächen 241d geneigten Begrenzungsflächen 250b unterstützt. Das Abgas strömt dann durch die Durchgänge 247 nach aussen in den äusseren Hohlraum 252 und durch diesen zum Auslass.When the
Soweit vorgängig nichts anderes geschrieben wurde, ist der Katalysator 231 ähnlich ausgebildet wie der Katalysator 201 und besitzt ähnliche Eigenschaften wie dieser.Unless otherwise stated above, the
Der in den Fig. 7 bis 9 ersichtliche Katalysator 261 besitzt eine Achse 262 und ein Gehäuse 263 mit einem die Achse 262 umschliessenden Mantel 264. Dieser hat zwei erste, im Querschnitt beispielsweise bogenförmige Seiten- und/oder Längswände 264a und zwei zweite, zum Beispiel ebene sowie zueinander parallele Längswände 264b. Der Mantel ist an seinen Enden mit einer erstend Endwand 265 bzw. einer zweiten Endwand 266 verbunden. Die beiden Endwände haben eine zur Achse 262 koaxiale Öffnung 265a bzw. 266a, in die ein als Einlass 267 bzw. Auslass 268 dienender Stutzen eingeschweisst ist. Das Gehäuse definiert eine zwischen den Wänden 264a hindurch und durch die Achse 262 verlaufende Mittelebene 269 und hat eine rechtwinklig zu dieser gemessene, erste Querschnittsabmessung sowie eine parallel zur Mittelebene 269 gemessene, zweite Querschnittsabmessung, die wiederum kleiner als die erste Querschnittsabmessung ist.The
Die im Gehäuse angeordneten Katalysatormittel 270 weisen zwei Katalysator-Körper 271 auf. Diese sind spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittelebene 269. Die beiden Katalysator-Körper 271 haben im wesentlichen ebene aneinander anstossende Grundflächen 271a und ebene, aneinander anstossende Deckflächen 271b oder eine gemeinsame, zusammenhängende Grundfläche 271a und eine gemeinsame, zusammenhängende Deckfläche 271b. Jeder Katalysator-Körper 271 besitzt ferner eine Aussenfläche 271c, eine Innenfläche 271d, eine erste Endfläche 271c und eine zweite Endfläche 271f. Die Flächen 271a, 271b sind parallel zueinander sowie zu den Wänden 264b und liegen an diesen an. Die beiden Innenflächen 271d sind im Querschnitt gekrümmte Regelflächen und stossen bei ihren zur Achse 262 parallelen Längsrändern aneinander an. Die sich näher beim Einlass 267 befindenden, in der Fig. 8 ersichtlichen Ränder der beiden Innenflächen 271d bilden zusammen eine in sich geschlossene Linie, nämlich einen Kreis. Die beiden Innenflächen 271d stehen also an ihrem sich beim Einlass 267 befindenden Ende bei ihren mittleren Querschnittsbereichen - d.h. mit Ausnahme ihrer aneinander anstossenden Längsränder - in Abstand voneinander. Die mittleren Querschnittsbereiche der beiden Innenflächen 271c nähern sich in der vom Einlass 267 weg verlaufenden Richtung derart aneinander an, dass sie bei ihren weiter vom Einlass entfernten Enden gerade, im wesentlichen zusammenfallende und in der Mittelebene 269 liegende Ränder haben. In dem sich zwischen den beiden Enden der Katalysator-Körper befindenden, in der Fig. 9 gezeichneten Querschnitt sind die beiden Innenflächen 271d zusammen linsenförmig. Die beiden Aussenflächen 271c sind ebenfalls im Querschnitt gekrümmte Regelflächen. Jede Aussenfläche 271c ist in allen zur Achse 262 parallelen sowie zur Mittelebene 269 rechtwinkligen Schnitten mindestens annähernd parallel zur Innenfläche 271d des betreffenden Katalysator-Körpers 271.The catalyst means 270 arranged in the housing have two
Jeder Katalysator-Körper 271 ist aus einem Paket von mindestens ursprünglich rechteckförmigen, abwechselnd aufeinanderfolgenden, ersten und zweiten Blechelementen gebildet. Die ersten Blechelemente besitzen Wellen, von denen einige in der Fig. 7 angedeutet sind. Die Wellen verlaufen rechtwinklig zu den Längsrändern der ersten Blechelemente. Die zweiten Blechelemente sind im wesentlichen eben. Die ersten und zweiten Blechelemente werden bei der Herstellung der Katalysator-Körper 271 derart gegeneinander verdreht aufeinander gestapelt und durch Haltemittel mit an den Enden der Katalysator-Körpers angeordneten Distanzelementen starr miteinander verbunden, dass die äusseren und die inneren Längsränder der Blechelemente zusammen die Aussenflächen 271c bzw. die Innenflächen 271d der Katalysator-Körper bilden. Wenn die Blechelemente der fertigen Katalysator-Körper genau rechteckförmig bleiben, bilden die Endflächen 271e, 271f gekrümmte Regelflächen. Man kann jedoch die ersten Endflächen 271e beispielsweise mindestens bei ihren an die Innenflächen 271d anstossenden Bereichen eben und parallel zur ersten Endwand 265 ausbilden, an der sie beim fertigen Katalysator 261 anliegen. Die beiden Katalysator-Körper 271 sind starr und dicht miteinander verbunden, beispielsweise verschweisst. Ferner sind die beiden Katalysator-Körper mit dem Gehäuse 263 verbunden, beispielsweise verschweisst. Dabei sind insbesondere die ersten Endflächen 271e der Katalysator-Körper dicht mit der ersten Endwand 265 des Gehäuses verbunden.Each
Jeder Katalysator-Körper 271 besitzt eine Gruppe von geraden Durchgängen 277, die von der Innenfläche 271d zur Aussenfläche 271c verlaufen. Alle Durchgänge 277 sind parallel zu den zweiten Seiten- und/oder Längswänden 264b und also auch zu ein und derselben Ebene. Ferner sind alle durch das gleiche Paar von Blechelementen gebildeten Durchgänge parallel zueinander. Dagegen bilden die Durchgänge mit der Mittelebene 269 Winkel, deren Wert vom Abstand von der rechtwinklig zur Mittelebene 269 durch die Achse 262 und durch die Mitten der Katalysator-Körper hindurch verlaufenden Ebene abhängig ist. Bei den sich am nächsten bei der Grundfläche 271a oder der Deckfläche 271b befindenden Durchgängen beträgt der genannte Winkel mindestens annähernd 90°. Bei der sich in der Mitte zwischen der Grundfläche und der Deckfläche befindenden Schnittebene der Fig. 7 bilden die Durchgänge 277 mit der Mittelebene 269 dann einen von 90° abweichenden, vorzugsweise mindestens 45° und beispielsweise mindestens 60° betragenden Winkel. Die Durchgänge 277 haben eine über ihre ganze Länge konstante Querschnittsfläche. Ferner sind alle Durchgänge 277 mindestens annähernd gleich lang.Each
Der Einlass 267 mündet in einen von den beiden Innenflächen 271d umschlossenen, inneren, freien Hohlraum 281. Die in den inneren Hohlraum mündende Mündungsöffnung des Einlasses ist kreisförmig und besitzt ungefähr den gleichen Durchmesser wie das sich bei der ersten Endwand 265 befindende Ende des inneren Hohlraums 281. Die Querschnittsfläche des inneren Hohlraums 281 nimmt entsprechend der Ausbildung der Innenflächen 271d der Katalysator-Körper in vom Einlass weg verlaufender Richtung linear mit dem Abstand vom Einlass ab. Zwischen den Aussenflächen 271c sowie den zweiten Endflächen 271f und den Wänden 264a, 266 des Gehäuses ist ein mit dem Auslass 268 verbundener, äusserer Hohlraum 282 vorhanden. Beim Katalysator 261 stossen zwar die durch die Innenflächen 271d gebildeten inneren Mündungsflächen der beiden Gruppen von Durchgängen aneinander an. Bei den restlichen Teilen der Durchgänge und insbesondere bei deren in die Aussenflächen 271c mündenden, äusseren Enden stehen die beiden Gruppen von Durchgängen jedoch wiederum in Abstand voneinander.The
Beim Betrieb des Katalysators 261 wird durch den Einlass 267 Abgas in den inneren Hohlraum 281 eingeleitet, tritt bei den als Abgas-Eintrittsflächen dienenden Innenflächen 271d in die Durchgänge 277 der beiden Katalysator- Körper 271 ein, strömt bei den als Abgas-Austrittsflächen dienenden Aussenflächen 271c wieder aus den Katalysator- Körpern aus und strömt dann durch den äusseren Hohlraum 282 zum Auslass 268. Da der innere Hohlraum 281 des Katalysators 261 im wesentlichen vollständig und ausschliesslich durch die Innenflächen 271d der Katalysator-Körper 271 begrenzt ist, kann das Abgas zwischen dem Ausströmen aus dem Einlass und dem Einströmen in die Katalysator- Körper noch weniger Wärme an die Umgebung des Katalysators 261 abgeben als bei den vorher beschriebenen Katalysatoren 201 und 231. Dementsprechend werden die Katalysator-Körper 271 bei einem Kalt-Start eher noch schneller auf die für die katalytische Behandlung des Abgases erforderliche Betriebstemperatur erhitzt werden als bei den Katalysatoren 201 und 231.When the
Der in der Fig. 10 ersichtliche Katalysator 291 besitzt ein Gehäuse 293 mit einem Mantel 294 und im Gehäuse angeordnete Katalysatormittel 295. Der Katalysator 291 ist weitgehend ähnlich ausgebildet wie der in den Fig. 7 bis 9 dargestellte Katalysator 261, unterscheidet sich aber von diesem dadurch, dass zwischen dem Mantel 294 und den Katalysatormitteln 295 ein diese im Querschnitt vollständig umschliessender, äusserer Hohlraum 297 vorhanden ist.The
Der in den Fig. 11 und 12 ersichtliche Katalysator 301 besitzt eine Achse 302 und ein Gehäuse 303. Dieses ist ähnlich ausgebildet wie das Gehäuse 263 und besitzt einen Mantel 304, Endwände 305 sowie 306, einen Einlass 307 und einen Auslass 308. Das Gehäuse 303 enthält Katalysatormittel 310 mit zwei auf verschiedenen Seiten einer Mittelebene des Gehäuses angeordneten Katalysator-Körpern 311. Diese besitzen eine Grundfläche 311a, eine Deckfläche 311b, eine Aussenfläche 311c, eine Innenfläche 311d und zwei Endflächen 311e, 311f. Die Innenflächen 311d sind parallel zur Achse 302 und bilden zusammen eine im Querschnitt ungefähr kreisförmige Zylinderfläche. Die Aussenflächen 311c sind ebenfalls parallel zur Achse 302 und im Querschnitt derart gebogen, dass die rechtwinklig zur genannten Mittelebene gemessenen Abstände der Aussenfläche 311c von der Innenfläche 311d des betreffenden Katalysator-Körpers überall gleich gross sind. Die Endflächen 311e und 311f der Katalysator-Körper sind eben und rechtwinklig zur Achse 302. Jeder Katalysator-Körper 311 besitzt erste Blechelemente mit zum Teil in den Fig. 11 und 12 gezeichneten Wellen sowie zweite, im wesentlichen ebene Blechelemente. Jeder Katalysator-Körper besitzt eine Gruppe von geraden, rechtwinklig zur genannten Mittelebene von der Innenfläche 311d zur Aussenfläche 311c verlaufenden und im wesentlichen gleich langen Durchgängen 317.The
Die beiden Katalysator-Körper 311 sind starr und dicht miteinander und mit der Endwand 305 verbunden. An dem dieser abgewandten Ende der Katalysator-Körper 311 ist ein scheibenförmiges End- und/oder Abschlusselement 319 befestigt. Dieses hält ein Begrenzungselement 320, das in den von den Innenflächen 311d umschlossenen, inneren Hohlraum 321 hinein bis ungefähr zur Mündung des Einlasses ragt. Das Begrenzungselement 320 ist zum Beispiel hohl, rotationssymmetrisch zur Achse 302 sowie ungefähr paraboloidförmig und hat aussen eine Begrenzungsfläche 320a. Diese begrenzt zusammen mit den Innenflächen 311d der beiden Katalysator-Körper 311 einen im Querschnitt ringförmigen, freien Bereich des inneren Hohlraums 321. Die Querschnittsfläche dieses freien Bereichs des inneren Hohlraums 321 nimmt vom Einlass 307 weg linear ab, so dass sie bei den inneren Enden der am weitesten vom Einlass entfernten Durchgänge 317 fast den Wert Null hat. Die äusseren Enden der Durchgänge 317 münden in einen äusseren Hohlraum 322, der mit dem Auslass 308 verbunden ist.The two
Soweit vorgängig nichts anderes angegeben wurde, ist der Katalysator 301 ähnlich wie der Katalysator 261 ausgebildet.Unless otherwise stated above, the
Der zum Teil in der Fig. 13 ersichtliche Katalysator 361 definiert eine Achse 363 und besitzt ein Gehäuse 363, von dem nur der Umriss des die Achse 362 umschliessenden Mantels 364 angedeutet ist. Dieser besitzt drei um die Achse herum verteilte, ebene Seiten- und/oder Längswände 364a und definiert im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck, wobei aber die Ecken des Dreiecks durch im Querschnitt gebogene Seiten- und/oder Längswände 364b ersetzt sind.The
Das Gehäuse 363 enthält Katalysatormittel 370 mit drei um die Achse 362 herum verteilten, gegen die gebogenen Wände 364b ragenden Katalysator-Körpern 371. Jeder von diesen besitzt zwei ebene, zueinander und zur Achse 362 parallele Seitenflächen 371a bzw. 371b, eine Aussenfläche 371c, eine Innenfläche 371d und zwei Endflächen 371e bzw. 371f. Die Aussenflächen 371c und Innenflächen 371d sind im Querschnitt gebogen und zur Achse 362 parallel. Die drei Innenflächen 371d bilden zusammen eine im Querschnitt kreisförmige Zylinderfläche. Die Aussenflächen 371c haben parallel zu den Seitenflächen 371a, 371b des betreffenden Katalysator-Körpers gemessen überall mindestens annähernd den gleichen Abstand von den Innenflächen 371d. Die Endflächen 371e, 371f sind im wesentlichen eben und rechtwinklig zur Achse 362. Jeder Katalysator-Körper 371 besitzt ein Paket von rechteckförmigen, abwechselnd aufeinanderfolgenden, ersten und zweiten Blechelementen. Die ersten Blechelemente weisen zum Teil in der Fig. 13 angedeutete Wellen auf, während die zweiten Blechelemente im wesentlichen eben und parallel zur Achse 362 sind. Jeder Katalysator-Körper besitzt eine Gruppe von geraden Durchgängen 377, die sich parallel zu einer durch die Achse 362 sowie den betreffenden Katalysator-Körper verlaufenden Ebene und zueinander von der Innenfläche 371d zur Aussenfläche 371c erstrecken, rechtwinklig zu einer durch die Achse 362 verlaufenden, der Innenfläche 371d des betreffenden Katalysator-Körpers gegenüberstehenden Ebene sind, über ihre ganze Länge eine konstante Querschnittsfläche haben und alle mindestens annähernd gleich lang sind.The
Die drei Katalysator-Körper 371 umschliessen ein ungefähr paraboloidförmiges Begrenzungselement 380. Dieses begrenzt zusammen mit den Innenflächen 371d der Katalysator-Körper 371 einen im Querschnitt ringförmigen, freien Bereich eines im Querschnitt vollständig von den Innenflächen 371d umschlossenen, inneren Hohlraums 381, in den der nicht gezeichnete Einlass mündet und dessen Querschnittsfläche vom Einlass weg abnimmt. Der zwischen dem Mantel 364 und den Flächen 371a, 371b, 371c der Katalysator-Körper 371 vorhandene, äussere Hohlraum 382 ist mit dem nicht gezeichneten Auslass des Gehäuses verbunden. Die drei Gruppen von Durchgängen 377 verlaufen also in drei verschiedenen Richtungen vom inneren Hohlraum 381 weg zum äusseren Hohlraum 382 und stehen mit Ausnahme der inneren Enden der Durchgänge überall in Abstand voneinander.The three
Der in der Fig. 14 ersichtliche Katalysator 401 definiert eine Achse 402 und besitzt ein Gehäuse 403, von dem nur der Mantel 404 angedeutet ist. Dieser besitzt zum Beispiel vier ebene, um die Achse herum verteilte Wände und vier im Querschnitt gebogenen Wände, könnte aber stattdessen im Querschnitt überall gebogen und mehr oder weniger kreisförmig sein.The
Das Gehäuse 403 enthält Katalysatormittel 410 mit vier Katalysator-Körpern 411. Diese sind gleichmässig um die Achse 362 herum verteilt und bilden zusammen ein Kreuz. Die Katalysator- Körper 411 sind ähnlich ausgebildet wie die Katalysator- Körper 371 und weisen insbesondere je eine Aussenfläche 411c und eine Innenfläche 411d auf. Jeder Katalysator-Körper 411 besitzt wiederum ein Paket von Blechelementen und eine Gruppe von geraden, zueinander parallelen, von der Innenfläche 411d zur Aussenfläche 411c verlaufenden Durchgängen 417. Die Innenflächen 411d bilden zusammen eine geschlossene Zylinderfläche und umschliessen ein paraboloidförmiges Begrenzungselement 420 sowie einen inneren Hohlraum 421 mit einem ringförmigen freien Bereich, dessen Querschnittsfläche vom in ihn mündenden, nicht gezeichneten Einlass weg abnimmt. Zwischen dem Mantel 404 und den Aussenflächen 411c ist ein äusserer, mit dem nicht gezeichneten Auslass verbundener Hohlraum 422 vorhanden.The
Der schematisch in der Fig. 15 dargestellte Katalysator 431 definiert eine Achse 432 und besitzt ein Gehäuse 433 mit einer metallischen Wandung. Diese weist einen zur Achse 432 parallelen Mantel 434 und an dessen beiden Enden angeordnete, fest und dicht durch Bördel mit diesem verbundene Endwände 435, 436 auf. Der Mantel ist auch in der Fig. 17 angedeutet und hat gemäss dieser im Querschnitt zum Beispiel ungefähr die Form eines Quadrats, dessen Ecken durch abgerundete Übergänge ersetzt sind. Die beiden Endwände 435, 436 sind im wesentlichen eben sowie rechtwinklig zur Achse 432 und besitzen im Zentrum ein Loch. Der Einlass 437 und der Auslass 438 des Katalysators 431 besitzen je einen Stutzen, der aus einem zylindrischen Rohrstück besteht, das Loch der ersten Endwand 435 bzw. der zweiten Endwand 436 durchdringt, in den von der Wandung des Gehäuses umschlossenen Innenraum hineinragt und starr sowie dicht mit der betreffenden Endwand verbunden, nämlich verschweisst ist. Der sich im genannten Innenraum befindende Abschnitt des zum Auslass 438 gehörenden Stutzen bzw. Rohrstücks ist mit über seinen Mantel verteilten Löchern 438a versehen.The
Der Katalysator 431 weist im Gehäuse angeordnete auch in den Figuren 16, 17, 18, 19 ersichtliche Katalysatormittel 440 mit vier um die Achse 432 herum verteilten, zusammen ein Kreuz bildenden Katalysator-Körpern 441 auf. Jeder von diesen besitzt zwei ebene, zueinander und zur Achse 432 parallele Seitenflächen 441a bzw. 441b, eine Aussenfläche 441c, eine Innenfläche 441d mit zwei Endflächen 441e bzw. 441f. Die vier Innenflächen 441d bilden zusammen eine die Achse vollständig umschliessende Fläche. Dagegen stehen die Aussenflächen 441c der vier Katalysator-Körper 441 in Abstand voneinander. Die an die Endflächen 441e anstossenden, in den Fig. 15 und 16 ersichtlichen Ränder der Innenflächen 441d bilden zusammen eine in sich geschlossene Linie, nämlich im wesentlichen einen Kreis. Die Aussenflächen 441c und Innenflächen 441d bestehen aus Regelflächen und sind bei jedem Katalysator-Körper 441 in allen zu dessen Seitenflächen 441a, 441b parallelen Schnitten gerade und parallel zueinander. Die Längsränder der dier Aussenflächen 441c und der vier Innenflächen 441d sind zudem parallel zur Achse 432 und liegen paarweise aneinander an. Die restlichen, mittleren Querschnittsbereiche der Aussen- und Innenflächen sind von den Endflächen 441e weg zur Achse hin geneigt, so dass die Innenflächen 441d jedes Katalysator-Körpers 441 bei dessen Endfläche 441f einen V-förmigen Rand hat, der bei jedem V-Schenkel am Rand einer benachbarten Innenfläche 441d anliegt. Die vier Innenflächen 441d laufen dementsprechend bei ihren an die Endflächen 441f anstossenden Rändern zu zwei einander kreuzenden, geraden Linien zusammen.The
Jeder Katalysator-Körper 441 weist ein Paket von abwechselnd aufeinander folgenden, ersten und zweiten Blechelementen auf. Die ersten Blechelemente 443 besitzen zum Teil in den Figuren 15 und 16 angedeutete Wellen. Jedes erste Blechelement 443 definiert zwei sich an seine Wellenscheitel anschmiegende, ebene Schmiegeflächen. Die zweiten Blechelemente sind wiederum im wesentlichen eben. Die Blechelemente sind in einer zu den ebenen Schmiegeflächen der ersten Blechelemente 443 und zu den Oberflächen sowie Schmiegeflächen der zweiten Blechelemente rechtwinkligen Projektion rechteckförmig, so dass also insbesondere die beiden längeren Ränder jedes Blechelementes gerade und parallel zueinander sind. Die Wellen jedes ersten Blechelementes 443 sind gerade, parallel zueinander und rechtwinklig zu den Längsrändern des betreffenden Blechelementes. Die zum gleichen Katalysator-Körper 441 gehörenden Blechelemente sind durch Haltemittel derart starr miteinander verbunden, dass die zweiten, ebenen Blechelemente an den Wellenscheiteln der ersten Blechelemente 443 anliegen. Die Haltemittel können zum Beispiel streifen- oder leistenförmige Distanzelemente 445 aufweisen, die ähnlich wie die Distanzelemente 215 des in der Fig. 4 ersichtlichen Katalysator-Körpers bei den kürzeren Rändern der Blechelemente angeordnet sind und mindestens annähernd parallel zu Wellen des an ihnen anliegenden, ersten Blechelementes 443 verlaufen. Die zum gleichen Katalysator-Körper gehörenden Blechelemente sind jedoch derart gegeneinander verdreht, dass ihre Längsränder zusammen die Aussenfläche 441c und Innenfläche 441d bilden, welche je aus einer gekrümmten Regelfläche bestehen. Die zu ein und demselben Katalysator-Körper 441 gehörenden Blechelemente sind bei ihren kürzeren Rändern miteinander und mit den Distanzelementen verschweisst. Die Endflächen 441e, 441f können aus gekrümmten, sich beim Verdrehen der rechteckförmigen Blechelemente ergebenden Regelflächen bestehen. Die Endflächen 441e sind jedoch in der Fig. 16 zur Vereinfachung als Ebenen dargestellt. Man könnte jedoch die Endflächen 441e und/oder 441f durch eine Nachbearbeitung eben und rechtwinklig zur Achse 432 ausbilden. Die vier Katalysator-Körper 444 sind bei den Längsrändern ihrer Innenflächen 441d und bei den in den Endflächen 441f liegenden Rändern der Innenflächen 441d starr und dicht miteinander verbunden, nämlich verschweisst. Nötigenfalls können noch einige nicht gezeichnete Streben oder dergleichen vorhanden sein, welche die verschiedenen Katalysator-Körper zusätzlich miteinander verbinden. Jeder Katalysator-Körper 441 besitzt eine Gruppe von geraden Durchgängen 447, die von der Innenfläche 441c zur Aussenfläche 441d verlaufen. Alle zum gleichen Katalysator-Körper 441 gehörenden Durchgänge 447 sind parallel zu ein und derselben durch die Achse 432 sowie durch die Mitte des Katalysator-Körpers hindurch verlaufenden Ebene und zu den Seitenflächen 441a, 441b. Die Durchgänge 447 sind ferner rechtwinklig zu den Längsrändern der sie begrenzenden, ersten Blechelemente. Die zum gleichen Katalysator-Körper 441 gehörenden Durchgänge 447 haben also verschiedene Richtungen, die analog wie bei dem in den Figuren 7 bis 9 gezeichneten Katalysator 261 vom Abstand von der durch die Achse 432 und durch die Mitte des Katalysator-Körpers 441 hindurch verlaufenden Ebene abhängig sind. Es sei noch angemerkt, dass jeder Katalysator-Körper 441 im Vergleich zu seinen Aussenabmessungen in Wirklichkeit viel mehr Blechelemente besitzt als in den Figuren 16 bis 20 gezeichnet sind.Each
Die Katalysatormittel 440 sind bei den Endflächen 441e, 441f starr mit den sich im Innenraum des Gehäuses 433 befindenden Enden der Stutzen verbunden, welche den Einlass 437 bzw. den Auslass 438 bilden. Die Katalysatormittel 440 stehen allseitig in Abstand von der Wandung des Gehäuses 433. Der den Einlass 437 bildende Stutzen mündet an seinem dicht mit den vier Katalysator-Körpern 441 verbundenen Ende in den von den Innenflächen 441d umschlossenen, inneren Hohlraum 451. Die zu den vier Katalyxsator-Körpern 441 gehörenden Durchgänge 447 verlaufen entsprechend der Anordnung der Katalysator-Körper auf vier verschiedene, gleichmässig um die Achse 432 herum verteilte Seiten des inneren Hohlraums 451 von diesem weg. Der Innendurchmesser des Einlasses 437 und insbesondere von dessen mit den Katalysatormitteln 440 verbundenen Ende ist und ungefähr und vorzugsweise genau gleich dem Durchmesser des Kreises, der von den in den Endflächen 441e liegenden Rändern der Innenflächen 441d gebildet ist, so dass sich der innere Hohlraum 451 stufenlos an den Innenraum des Einlasses anschliesst. Der innere Hohlraum 451 ist vollständig frei, enthält also kein den Begrenzungselementen 250, 380, 420 entsprechendes Begrenzungselement und hat eine entlang der Achse 432 vom Einlass weg linear abnehmende Querschnittsfläche. Zwischen dem Mantel 434 und den Flächen 441a, 441b, 441c der Katalysator-Körper 441 ist ein äusserer Hohlraum 452 vorhanden, der durch die Löcher 438a des Stutzens des Auslasses 438 mit dessen Innenraum verbunden ist.The catalyst means 440 are at the end faces 441e, 441f rigidly connected to the ends of the connecting pieces which are located in the interior of the
Der Katalysator 431 kann in eine Auspuff-Einrichtung eines Verbrennungsmotors eingebaut werden. Bei dessen Betrieb strömt dann in der Fig. 15 durch Pfeile veranschaulichtes Abgas durch den Einlass 437 in den inneren Hohlraum 451. Das Abgas wird in diesem umgelenkt sowie auf die Durchgänge 447 verteilt und strömt dann durch die Durchgänge 447, wobei es katalytisch behandelt wird. Das Abgas gelangt dann in den äusseren Hohlraum 452 und strömt in diesem zum Auslass 438, wobei auch ein Teil des Abgases zwischen den Seitenflächen 441a, 441b von einander benachbarten Katalysator-Körpern 441 hindurch strömen kann. Das Abgas strömt danach durch die Löcher 438a in den Innenraum des Auslasses 438 und verlässt durch diesen den Innenraum des Gehäuses 433.The
Der in den Figuren 15 bis 19 dargestellte Katalysator besitzt verschiedene Vorteile, die zum Teil bereits in der Einleitung und/oder in bezug auf die in den Figuren 1 bis 14 dargestellten Katalysatoren beschrieben wurden, und vereinigt diese Vorteile in besonders günstiger Weise. Der Katalysator 431 hat zum Beispiel rechtwinklig zur Achse 432 im Vergleich zur pro Zeiteinheit zu behandelnden Abgasmenge nur relativ kleine Querschnittsabmessungen. Ferner können die in den Katalysator-Körpern 441 vorhandenen Durchgänge 447 kleine Querschnittsflächen haben und nahe beieinander sein. Jeder Katalysator-Körper 441 kann daher eine grosse Anzahl Durchgänge pro Flächeneinheit seiner zu den Durchgängen 447 rechtwinklige Aussenfläche 441c oder Innenfläche 441d oder einer zu diesen Flächen parallelen, gebogenen Schnittfläche oder auch pro Flächeneinheit einer, ebenen, zu mindestens einigen Durchgängen rechtwinkligen Schnittfläche haben. Dies ermöglicht wiederum, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, die Durchgänge relativ kurz auszubilden und das Volumen, das Gewicht sowie den Edelmetallbedarf der Katalysatormittel niedrig zu halten. Dadurch, dass die Durchgänge 447 im Vergleich zur Menge des zu behandelnden Abgases und im Vergleich zur axialen Ausdehnung der Katalysatormittel sowie zur Länge der Innenflächen 441d relativ kurz sind, kann der von den Katalysatormitteln 440 beim Betrieb erzeugte Druckabfall trotz der kleinen Querschnittsfläche der Durchgänge klein gehalten werden. Die linear vom Einlass 437 weg abnehmende Querschnittsfläche des inneren Hohlraums 451 ergibt eine gleichmässige Verteilung des Abgases auf die verschiedenen Durchgänge und trägt dazu bei, dass das Abgas weitgehend turbulenzlos und mit kleinem Druckverlust umgelenkt und auf die verschiedenen Durchgänge 447 verteilt wird. Da der Einlass 437 und der innere Hohlraum 451 eine gemeinsame gerade Achse 432 haben und das Abgas im wesentlichen gerade - d.h. ohne Umlenkung - aus dem Einlass in den inneren Hohlraum 451 strömt, ergibt sich zwischen dem Einlass und den von den vier Innenflächen 441d gebildeten Abgas-Eintrittsflächen der Katalysatormittel 440 nur ein kleiner Druckverlust. Des weiteren entsteht auch zwischen den als Abgas-Austrittsflächen der Katalysatormittel dienenden Aussenflächen 441c und dem Auslass 438 nur ein geringer Druckverlust. Der Katalysator verursacht daher insgesamt nur einen kleinen Druckverlust. Da das Abgas durch den Einlass ohne Kontakt mit der Wandung des Gehäuses direkt in den inneren Hohlraum 451 der Katalysatormittel 440 gelangt und da diese nirgends direkt an der Wandung des Gehäuses anliegen, werden die Katalysatormittel 440 bei einem Kalt-Start rasch auf die für eine katalytische Behandlung des Abgases benötigte Temperatur erwärmt. Dabei ist es auch von Vorteil, dass im inneren Hohlraum 451 kein den Begrenungselementen 250, 380, 420 entsprechendes Begrenzungselement vorhanden ist, das bei einem Kalt-Start ebenfalls erwärmt werden müsste. Die Katalysatormittel 440 sind auch stabil sowie robust und können wirtschaftlich hergestellt und kostengünstig in ein Gehäuse eingebaut werden. Die Tatsache, dass die Katalysatormittel in das metallische Gehäuse eingebaut werden können, ohne dass zwischen der Wandung des Gehäuses und den Katalysatormitteln noch eine besondere wärme- und/oder schallisolierende Zwischenlage angeordnet werden muss, trägt ebenfalls zu einer kostengünstigen Herstellbarkeit bei.The catalyst shown in FIGS. 15 to 19 has various advantages, some of which have already been described in the introduction and / or in relation to the catalysts shown in FIGS. 1 to 14, and combines these advantages in a particularly advantageous manner. For example, the
Der zum Teil in den Fig. 20 und 21 ersichtliche Katalysator- Körper 471 kann zum Beispiel eine ähnliche Umrissform haben wie die in den Fig. 1 bis 4 ersichtlichen Katalysator-Körper 211 und also ein Prisma bilden, dessen Grundfläche aus einem schiefwinkligen Parallelogramm besteht. Der Katalysator-Körper 471 besitzt ein Paket von abwechselnd aufeinander folgenden, ersten Blechelementen 473 und zweiten Blechelementen 474, welche die gleiche Umrissform haben wie die Grundfläche des Prismas. Jedes erste Blechelement 473 hat einen Hauptabschnitt 473a mit Erhöhungen, die aus gleichmässig über den Hauptabschnitt 473a verteilten Buckeln 473b bestehen, von denen mindestens die meisten in Abstand von den Rändern des Blechelementes 473 stehen und durch in sich geschlossene, beispielsweise kreisförmige Umrisslinien begrenzt sind. In dem in der Fig. 21 gezeichneten Schnitt folgen abwechselnd nach oben und nach unten ragende Buckel 473b aufeinander. Jedes erste Blechelement 473 hat also in einander abgewandten Richtungen von einer Mittelebene des ersten Blechelementes und von den sich zwischen benachbarten Buckeln befindenden Bereichen des ersten Blechelementes wegragende Buckel 473b. Jedes erste Blechelement 473e hat ferner zum Beispiel zwei ebene, bei seinen kürzeren Rändern angeordnete Halteabschnitte 473. Die zweiten Blechelemente 474 sind im wesentlichen eben. Die Blechelemente 473, 474 sind durch Haltemittel zusammengehalten, die zum Beispiel zwischen den Halteabschnitten 473e und den diesen gegenüberstehenden Halteabschnitten der zweiten Blechelemente 474 angeordnete, mit den Blechelementen verschweisste Distanzelementes 475 aufweisen. Der Katalysator-Körper 471 besitzt eine Gruppe von Durchgängen 477 die von den einen zu den anderen Längsrändern der Blechelemente verlaufen.The
Man kann zwei gemäss den Fig. 20, 21 ausgebildete Katalysator-Körper 471 analog wie die Katalysator-Körper 211 derart in einem Gehäuse eines Katalysators anordnen, dass sie zusammen V-förmige Katalysatormittel bilden. Es besteht jedoch auch bei allen anderen, in den Fig. 5 bis 18 gezeichneten Katalysator-Körpern die Möglichkeit, die ersten Blechelemente statt mit Wellen mit den Buckeln 473b entsprechende Buckeln zu versehen.It is possible to arrange two
Die Katalysatoren können noch in anderer Hinsicht geändert werden.The catalysts can be modified in other ways.
Beispielsweise könnten die zur Achse parallelen, ersten Seiten- und/oder Längswände 204a, 264a des Gehäuses 203 bzw. 263 durch Seiten- oder Längswände ersetzt werden, die sich vom Einlass weg einander und der Achse nähern.For example, the first could be parallel to the axis Side and / or
Ferner kann man Merkmale von verschiedenen in den Figuren gezeichneten Katalysatoren auf manigfaltige Arten miteinander kombinieren. Zum Beispiel können die ebenen, ersten Seiten- und/oder Längswände 204a in den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Katalysators 201 durch im Querschnitt gebogene Seiten- und/oder Längswände ersetzen, wie sie zum Beispiel bei den in den Fig. 7 bis 12 ersichtlichen Katalysatoren vorhanden sind.Furthermore, features of various catalysts shown in the figures can be combined with one another in a variety of ways. For example, the flat, first side and / or
Des weiteren können die Durchgänge der in den Fig. 1 bis 6, 11, 12, 13, 14 gezeichneten Katalysatoren durch Durchgänge ersetzt werden, die mit zur Achse rechtwinkligen Ebenen einen Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens 45° und beispielsweise höchstens 30° beträgt.Furthermore, the passages of the catalysts shown in FIGS. 1 to 6, 11, 12, 13, 14 can be replaced by passages which form an angle with planes perpendicular to the axis, which is preferably at most 45 ° and for example at most 30 °.
Die Aussen- und Innenflächen der Katalysator-Körper der in den Figuren 13 und 14 ersichtlichen Katalysatoren könnten im Querschnitt eben statt gebogen sein. Die inneren Hohlräume 381 bzw. 421 sind dann im Querschnitt im wesentlichen polygonförmig, d.h. dreieck- bzw. viereckförmig, statt kreisförmig. Die in die inneren Hohlräume mündenden Mündungsöffnungen der Einlässe sollen dann dementsprechend im Querschnitt dreieckförmig bzw. viereckförmig, statt kreisförmig sein und die gleichen Querschnittsabmessungen wie die inneren Hohlräume haben. Die paraboloidförmigen Begrenzungselemente 380 bzw. 420 dieser Katalysatoren könnten dann eventuell durch einen ungefähr dreikant- bzw. vierkantförmigen Brenzungskörper ersetzt werden, so dass die Querschnittsfläche des freien Bereichs des inneren Hohlraums wieder mindestens annähernd linear und vorzugsweise genau linear mit dem Abstand vom Einlass abnimmt.The outer and inner surfaces of the catalyst bodies of the catalysts shown in FIGS. 13 and 14 could be flat instead of curved in cross section. The
Beim Katalysator gemäss der Fig. 13 könnte man das Begrenzungselement 380 weglassen und die drei Katalysator-Körper dafür mit Aussen- und Innenflächen versehen, die sich vom Einlass weg analog wie bei den Katalysatoren gemäss den Fig. 7 bis 9 und 15 bis 19 an die Achse und aneinander annähern.With the catalytic converter according to FIG. 13 one could do that Omit limiting
Bei dem in der Fig. 15 ersichtlichen Katalysator könnte man eventuell den Einlass 437 bildenden, aus einem zylindrischen Rohrstück bestehenden Stutzen durch einen Stutzen ersetzen, der sich mindestens zum Teil zu den Katalysatormitteln hin konisch erweitert. Ferner könnte man möglicherweise den in der Fig. 15 ersichtlichen Auslass 438 so ändern, dass sein den Katalysatormitteln zugewandtes Ende analog wie bei den in den Figuren 1, 2, 5, 7, 11 ersichtlichen Auslässen nur bis zur zweiten Endwand 436 reicht und also nicht in den Innenraum des Gehäuses 433 hineinragt. Die Katalysatormittel 440 würden dann nur am Einlass 437 und nicht am Auslass befestigt. Nötigenfalls könnte man dafür das dem Auslass zugeandte Ende der Katalysatormittel 440 durch einige aus Bolzen oder dergleichen bestehende, um die Achse 432 herum verteilte Verbindungselemente mit dem Mantel 434 und/oder der zweiten Endwand 436 verbinden.In the case of the catalyst shown in FIG. 15, one could possibly replace the
Bei den in den Figuren 1 bis 14 ersichtlichen Katalysatoren und/oder Katalysatormitteln könnte man - analog wie es für den Katalysator 431 in der Fig. 15 dargestellt ist - den Einlass sowie eventuell den Auslass mit einem in den Innenraum des Gehäuses ragenden Rohrstück oder Stutzen versehen und die Katalysatormittel derart an diesen Rohrstücken oder Stutzen befestigen, dass sie in Abstand von beiden Endwänden und beispielsweise auch vom Mantel des Gehäuses stehen.In the case of the catalysts and / or catalyst means shown in FIGS. 1 to 14, one could provide the inlet and possibly the outlet with a piece of pipe or socket protruding into the interior of the housing, as is shown for the
Ferner können eventuell noch mehr als vier Katalysator-Körper mit je einer Gruppe von Durchgängen vorgesehen und analog wie bei den Katalysatoren gemäss den Figuren 7 bis 19 um eine Achse herum verteilt werden, so dass sie zusammen einen inneren Hohlraum umschliessen.Furthermore, possibly more than four catalyst bodies, each with a group of passages, can be provided and distributed around an axis analogously to the catalysts according to FIGS. 7 to 19, so that they together enclose an internal cavity.
Die Schweissverbindungen, welche die Blech- und Distanzelemente der Katalysator-Körper miteinander verbinden, können durch Hartlötverbindungen oder eventuell bei gewissen Varianten durch Klemmverbindungen ersetzt werden. Die Haltemittel können zur Erzeugung von Klemmverbindungen dann noch Bolzen aufweisen, welche die Blech- und Distanzelemente -durchdringen. Eventuell kann man sogar Haltemittel - zum Beispiel Bolzen und Distanzringe - vorsehen, die einige Abgas-Durchgänge der Katalysatormittel kreuzen und/oder unterteilen. Diese von Elementen der Haltemittel gekreuzten Durchgänge können dann eventuell ein wenig kürzer als die anderen Durchgänge sein.The welded connections which connect the sheet metal and spacer elements of the catalyst bodies to one another can be replaced by brazed connections or, in certain variants, by clamp connections. The holding means can then also have bolts for producing clamping connections which penetrate the sheet metal and spacer elements. It may even be possible to provide holding means - for example bolts and spacer rings - which cross and / or divide some exhaust gas passages of the catalyst means. These passages crossed by elements of the holding means can then possibly be a little shorter than the other passages.
Bei den anhand der Figuren 1 bis 19 beschriebenen Katalysatormitteln sind die durch die Blechelemente definierten, sich an deren Flächen anschmiegenden Schmiegeebenen und auch die ebenen Blechelemente selbst parallel zur Achse der Katalysatoren und Katalysatormittel. Man könnte jedoch die Blechelemente mindestens bei den ebene Innen- sowie Aussenflächen aufweisenden Katalysator-Körpern derart anordnen, dass die durch die Blechelemente definierten, sich an diese anschmiegenden Schmiegeebenen und die ebenen Blechelemente selbst mit der Achse der Katalysatoren und Katalysatormittel einen Winkel bilden und zum Beispiel bei gemäss den Figuren 1 bis 3 V-förmig angeordneten Katalysator-Körpern rechtwinklig zu den Wänden 204b des Gehäuses sowie entweder rechtwinklig zur Achse 202 oder rechtwinklig zu den Innenflächen 211d sowie Aussenflächen 211c sind. Die Wellen können dann wie bei den gezeichneten Katalysator-Körpern parallel zu den Wànden 204b vom inneren Hohlraum 221 zum äusseren Hohlraum 222 verlaufen.In the case of the catalyst means described with reference to FIGS. 1 to 19, the nesting planes defined by the sheet metal elements and nestling on their surfaces and also the flat sheet metal elements themselves are parallel to the axis of the catalysts and catalyst means. However, one could arrange the sheet metal elements at least in the case of the catalyst bodies having flat inner and outer surfaces in such a way that the nesting planes defined by the sheet metal elements and conforming to them and the flat sheet metal elements themselves form an angle with the axis of the catalysts and catalyst means and for example 1 to 3 in the form of a V-shaped catalyst body at right angles to the
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